Merge tag 'ext4_for_linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/tytso...
[muen/linux.git] / fs / ext4 / mballoc.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Copyright (c) 2003-2006, Cluster File Systems, Inc, info@clusterfs.com
4  * Written by Alex Tomas <alex@clusterfs.com>
5  */
6
7
8 /*
9  * mballoc.c contains the multiblocks allocation routines
10  */
11
12 #include "ext4_jbd2.h"
13 #include "mballoc.h"
14 #include <linux/log2.h>
15 #include <linux/module.h>
16 #include <linux/slab.h>
17 #include <linux/backing-dev.h>
18 #include <trace/events/ext4.h>
19
20 #ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
21 ushort ext4_mballoc_debug __read_mostly;
22
23 module_param_named(mballoc_debug, ext4_mballoc_debug, ushort, 0644);
24 MODULE_PARM_DESC(mballoc_debug, "Debugging level for ext4's mballoc");
25 #endif
26
27 /*
28  * MUSTDO:
29  *   - test ext4_ext_search_left() and ext4_ext_search_right()
30  *   - search for metadata in few groups
31  *
32  * TODO v4:
33  *   - normalization should take into account whether file is still open
34  *   - discard preallocations if no free space left (policy?)
35  *   - don't normalize tails
36  *   - quota
37  *   - reservation for superuser
38  *
39  * TODO v3:
40  *   - bitmap read-ahead (proposed by Oleg Drokin aka green)
41  *   - track min/max extents in each group for better group selection
42  *   - mb_mark_used() may allocate chunk right after splitting buddy
43  *   - tree of groups sorted by number of free blocks
44  *   - error handling
45  */
46
47 /*
48  * The allocation request involve request for multiple number of blocks
49  * near to the goal(block) value specified.
50  *
51  * During initialization phase of the allocator we decide to use the
52  * group preallocation or inode preallocation depending on the size of
53  * the file. The size of the file could be the resulting file size we
54  * would have after allocation, or the current file size, which ever
55  * is larger. If the size is less than sbi->s_mb_stream_request we
56  * select to use the group preallocation. The default value of
57  * s_mb_stream_request is 16 blocks. This can also be tuned via
58  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req. The value is represented in
59  * terms of number of blocks.
60  *
61  * The main motivation for having small file use group preallocation is to
62  * ensure that we have small files closer together on the disk.
63  *
64  * First stage the allocator looks at the inode prealloc list,
65  * ext4_inode_info->i_prealloc_list, which contains list of prealloc
66  * spaces for this particular inode. The inode prealloc space is
67  * represented as:
68  *
69  * pa_lstart -> the logical start block for this prealloc space
70  * pa_pstart -> the physical start block for this prealloc space
71  * pa_len    -> length for this prealloc space (in clusters)
72  * pa_free   ->  free space available in this prealloc space (in clusters)
73  *
74  * The inode preallocation space is used looking at the _logical_ start
75  * block. If only the logical file block falls within the range of prealloc
76  * space we will consume the particular prealloc space. This makes sure that
77  * we have contiguous physical blocks representing the file blocks
78  *
79  * The important thing to be noted in case of inode prealloc space is that
80  * we don't modify the values associated to inode prealloc space except
81  * pa_free.
82  *
83  * If we are not able to find blocks in the inode prealloc space and if we
84  * have the group allocation flag set then we look at the locality group
85  * prealloc space. These are per CPU prealloc list represented as
86  *
87  * ext4_sb_info.s_locality_groups[smp_processor_id()]
88  *
89  * The reason for having a per cpu locality group is to reduce the contention
90  * between CPUs. It is possible to get scheduled at this point.
91  *
92  * The locality group prealloc space is used looking at whether we have
93  * enough free space (pa_free) within the prealloc space.
94  *
95  * If we can't allocate blocks via inode prealloc or/and locality group
96  * prealloc then we look at the buddy cache. The buddy cache is represented
97  * by ext4_sb_info.s_buddy_cache (struct inode) whose file offset gets
98  * mapped to the buddy and bitmap information regarding different
99  * groups. The buddy information is attached to buddy cache inode so that
100  * we can access them through the page cache. The information regarding
101  * each group is loaded via ext4_mb_load_buddy.  The information involve
102  * block bitmap and buddy information. The information are stored in the
103  * inode as:
104  *
105  *  {                        page                        }
106  *  [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
107  *
108  *
109  * one block each for bitmap and buddy information.  So for each group we
110  * take up 2 blocks. A page can contain blocks_per_page (PAGE_SIZE /
111  * blocksize) blocks.  So it can have information regarding groups_per_page
112  * which is blocks_per_page/2
113  *
114  * The buddy cache inode is not stored on disk. The inode is thrown
115  * away when the filesystem is unmounted.
116  *
117  * We look for count number of blocks in the buddy cache. If we were able
118  * to locate that many free blocks we return with additional information
119  * regarding rest of the contiguous physical block available
120  *
121  * Before allocating blocks via buddy cache we normalize the request
122  * blocks. This ensure we ask for more blocks that we needed. The extra
123  * blocks that we get after allocation is added to the respective prealloc
124  * list. In case of inode preallocation we follow a list of heuristics
125  * based on file size. This can be found in ext4_mb_normalize_request. If
126  * we are doing a group prealloc we try to normalize the request to
127  * sbi->s_mb_group_prealloc.  The default value of s_mb_group_prealloc is
128  * dependent on the cluster size; for non-bigalloc file systems, it is
129  * 512 blocks. This can be tuned via
130  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc. The value is represented in
131  * terms of number of blocks. If we have mounted the file system with -O
132  * stripe=<value> option the group prealloc request is normalized to the
133  * the smallest multiple of the stripe value (sbi->s_stripe) which is
134  * greater than the default mb_group_prealloc.
135  *
136  * The regular allocator (using the buddy cache) supports a 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 be 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_data_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 8
346 static struct kmem_cache *ext4_groupinfo_caches[NR_GRPINFO_CACHES];
347
348 static const char * const ext4_groupinfo_slab_names[NR_GRPINFO_CACHES] = {
349         "ext4_groupinfo_1k", "ext4_groupinfo_2k", "ext4_groupinfo_4k",
350         "ext4_groupinfo_8k", "ext4_groupinfo_16k", "ext4_groupinfo_32k",
351         "ext4_groupinfo_64k", "ext4_groupinfo_128k"
352 };
353
354 static void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
355                                         ext4_group_t group);
356 static void ext4_mb_generate_from_freelist(struct super_block *sb, void *bitmap,
357                                                 ext4_group_t group);
358
359 static inline void *mb_correct_addr_and_bit(int *bit, void *addr)
360 {
361 #if BITS_PER_LONG == 64
362         *bit += ((unsigned long) addr & 7UL) << 3;
363         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~7UL);
364 #elif BITS_PER_LONG == 32
365         *bit += ((unsigned long) addr & 3UL) << 3;
366         addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~3UL);
367 #else
368 #error "how many bits you are?!"
369 #endif
370         return addr;
371 }
372
373 static inline int mb_test_bit(int bit, void *addr)
374 {
375         /*
376          * ext4_test_bit on architecture like powerpc
377          * needs unsigned long aligned address
378          */
379         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
380         return ext4_test_bit(bit, addr);
381 }
382
383 static inline void mb_set_bit(int bit, void *addr)
384 {
385         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
386         ext4_set_bit(bit, addr);
387 }
388
389 static inline void mb_clear_bit(int bit, void *addr)
390 {
391         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
392         ext4_clear_bit(bit, addr);
393 }
394
395 static inline int mb_test_and_clear_bit(int bit, void *addr)
396 {
397         addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
398         return ext4_test_and_clear_bit(bit, addr);
399 }
400
401 static inline int mb_find_next_zero_bit(void *addr, int max, int start)
402 {
403         int fix = 0, ret, tmpmax;
404         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
405         tmpmax = max + fix;
406         start += fix;
407
408         ret = ext4_find_next_zero_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
409         if (ret > max)
410                 return max;
411         return ret;
412 }
413
414 static inline int mb_find_next_bit(void *addr, int max, int start)
415 {
416         int fix = 0, ret, tmpmax;
417         addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
418         tmpmax = max + fix;
419         start += fix;
420
421         ret = ext4_find_next_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
422         if (ret > max)
423                 return max;
424         return ret;
425 }
426
427 static void *mb_find_buddy(struct ext4_buddy *e4b, int order, int *max)
428 {
429         char *bb;
430
431         BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
432         BUG_ON(max == NULL);
433
434         if (order > e4b->bd_blkbits + 1) {
435                 *max = 0;
436                 return NULL;
437         }
438
439         /* at order 0 we see each particular block */
440         if (order == 0) {
441                 *max = 1 << (e4b->bd_blkbits + 3);
442                 return e4b->bd_bitmap;
443         }
444
445         bb = e4b->bd_buddy + EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_offsets[order];
446         *max = EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[order];
447
448         return bb;
449 }
450
451 #ifdef DOUBLE_CHECK
452 static void mb_free_blocks_double(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
453                            int first, int count)
454 {
455         int i;
456         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
457
458         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
459                 return;
460         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
461         for (i = 0; i < count; i++) {
462                 if (!mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap)) {
463                         ext4_fsblk_t blocknr;
464
465                         blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
466                         blocknr += EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), first + i);
467                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
468                                               inode ? inode->i_ino : 0,
469                                               blocknr,
470                                               "freeing block already freed "
471                                               "(bit %u)",
472                                               first + i);
473                         ext4_mark_group_bitmap_corrupted(sb, e4b->bd_group,
474                                         EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT);
475                 }
476                 mb_clear_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
477         }
478 }
479
480 static void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
481 {
482         int i;
483
484         if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
485                 return;
486         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
487         for (i = 0; i < count; i++) {
488                 BUG_ON(mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap));
489                 mb_set_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
490         }
491 }
492
493 static void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
494 {
495         if (memcmp(e4b->bd_info->bb_bitmap, bitmap, e4b->bd_sb->s_blocksize)) {
496                 unsigned char *b1, *b2;
497                 int i;
498                 b1 = (unsigned char *) e4b->bd_info->bb_bitmap;
499                 b2 = (unsigned char *) bitmap;
500                 for (i = 0; i < e4b->bd_sb->s_blocksize; i++) {
501                         if (b1[i] != b2[i]) {
502                                 ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_ERR,
503                                          "corruption in group %u "
504                                          "at byte %u(%u): %x in copy != %x "
505                                          "on disk/prealloc",
506                                          e4b->bd_group, i, i * 8, b1[i], b2[i]);
507                                 BUG();
508                         }
509                 }
510         }
511 }
512
513 #else
514 static inline void mb_free_blocks_double(struct inode *inode,
515                                 struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
516 {
517         return;
518 }
519 static inline void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b,
520                                                 int first, int count)
521 {
522         return;
523 }
524 static inline void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
525 {
526         return;
527 }
528 #endif
529
530 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
531
532 #define MB_CHECK_ASSERT(assert)                                         \
533 do {                                                                    \
534         if (!(assert)) {                                                \
535                 printk(KERN_EMERG                                       \
536                         "Assertion failure in %s() at %s:%d: \"%s\"\n", \
537                         function, file, line, # assert);                \
538                 BUG();                                                  \
539         }                                                               \
540 } while (0)
541
542 static int __mb_check_buddy(struct ext4_buddy *e4b, char *file,
543                                 const char *function, int line)
544 {
545         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
546         int order = e4b->bd_blkbits + 1;
547         int max;
548         int max2;
549         int i;
550         int j;
551         int k;
552         int count;
553         struct ext4_group_info *grp;
554         int fragments = 0;
555         int fstart;
556         struct list_head *cur;
557         void *buddy;
558         void *buddy2;
559
560         {
561                 static int mb_check_counter;
562                 if (mb_check_counter++ % 100 != 0)
563                         return 0;
564         }
565
566         while (order > 1) {
567                 buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
568                 MB_CHECK_ASSERT(buddy);
569                 buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order - 1, &max2);
570                 MB_CHECK_ASSERT(buddy2);
571                 MB_CHECK_ASSERT(buddy != buddy2);
572                 MB_CHECK_ASSERT(max * 2 == max2);
573
574                 count = 0;
575                 for (i = 0; i < max; i++) {
576
577                         if (mb_test_bit(i, buddy)) {
578                                 /* only single bit in buddy2 may be 1 */
579                                 if (!mb_test_bit(i << 1, buddy2)) {
580                                         MB_CHECK_ASSERT(
581                                                 mb_test_bit((i<<1)+1, buddy2));
582                                 } else if (!mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2)) {
583                                         MB_CHECK_ASSERT(
584                                                 mb_test_bit(i << 1, buddy2));
585                                 }
586                                 continue;
587                         }
588
589                         /* both bits in buddy2 must be 1 */
590                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(i << 1, buddy2));
591                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2));
592
593                         for (j = 0; j < (1 << order); j++) {
594                                 k = (i * (1 << order)) + j;
595                                 MB_CHECK_ASSERT(
596                                         !mb_test_bit(k, e4b->bd_bitmap));
597                         }
598                         count++;
599                 }
600                 MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_counters[order] == count);
601                 order--;
602         }
603
604         fstart = -1;
605         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
606         for (i = 0; i < max; i++) {
607                 if (!mb_test_bit(i, buddy)) {
608                         MB_CHECK_ASSERT(i >= e4b->bd_info->bb_first_free);
609                         if (fstart == -1) {
610                                 fragments++;
611                                 fstart = i;
612                         }
613                         continue;
614                 }
615                 fstart = -1;
616                 /* check used bits only */
617                 for (j = 0; j < e4b->bd_blkbits + 1; j++) {
618                         buddy2 = mb_find_buddy(e4b, j, &max2);
619                         k = i >> j;
620                         MB_CHECK_ASSERT(k < max2);
621                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k, buddy2));
622                 }
623         }
624         MB_CHECK_ASSERT(!EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(e4b->bd_info));
625         MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_fragments == fragments);
626
627         grp = ext4_get_group_info(sb, e4b->bd_group);
628         list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
629                 ext4_group_t groupnr;
630                 struct ext4_prealloc_space *pa;
631                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
632                 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &groupnr, &k);
633                 MB_CHECK_ASSERT(groupnr == e4b->bd_group);
634                 for (i = 0; i < pa->pa_len; i++)
635                         MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k + i, buddy));
636         }
637         return 0;
638 }
639 #undef MB_CHECK_ASSERT
640 #define mb_check_buddy(e4b) __mb_check_buddy(e4b,       \
641                                         __FILE__, __func__, __LINE__)
642 #else
643 #define mb_check_buddy(e4b)
644 #endif
645
646 /*
647  * Divide blocks started from @first with length @len into
648  * smaller chunks with power of 2 blocks.
649  * Clear the bits in bitmap which the blocks of the chunk(s) covered,
650  * then increase bb_counters[] for corresponded chunk size.
651  */
652 static void ext4_mb_mark_free_simple(struct super_block *sb,
653                                 void *buddy, ext4_grpblk_t first, ext4_grpblk_t len,
654                                         struct ext4_group_info *grp)
655 {
656         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
657         ext4_grpblk_t min;
658         ext4_grpblk_t max;
659         ext4_grpblk_t chunk;
660         unsigned int border;
661
662         BUG_ON(len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb));
663
664         border = 2 << sb->s_blocksize_bits;
665
666         while (len > 0) {
667                 /* find how many blocks can be covered since this position */
668                 max = ffs(first | border) - 1;
669
670                 /* find how many blocks of power 2 we need to mark */
671                 min = fls(len) - 1;
672
673                 if (max < min)
674                         min = max;
675                 chunk = 1 << min;
676
677                 /* mark multiblock chunks only */
678                 grp->bb_counters[min]++;
679                 if (min > 0)
680                         mb_clear_bit(first >> min,
681                                      buddy + sbi->s_mb_offsets[min]);
682
683                 len -= chunk;
684                 first += chunk;
685         }
686 }
687
688 /*
689  * Cache the order of the largest free extent we have available in this block
690  * group.
691  */
692 static void
693 mb_set_largest_free_order(struct super_block *sb, struct ext4_group_info *grp)
694 {
695         int i;
696         int bits;
697
698         grp->bb_largest_free_order = -1; /* uninit */
699
700         bits = sb->s_blocksize_bits + 1;
701         for (i = bits; i >= 0; i--) {
702                 if (grp->bb_counters[i] > 0) {
703                         grp->bb_largest_free_order = i;
704                         break;
705                 }
706         }
707 }
708
709 static noinline_for_stack
710 void ext4_mb_generate_buddy(struct super_block *sb,
711                                 void *buddy, void *bitmap, ext4_group_t group)
712 {
713         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
714         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
715         ext4_grpblk_t max = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
716         ext4_grpblk_t i = 0;
717         ext4_grpblk_t first;
718         ext4_grpblk_t len;
719         unsigned free = 0;
720         unsigned fragments = 0;
721         unsigned long long period = get_cycles();
722
723         /* initialize buddy from bitmap which is aggregation
724          * of on-disk bitmap and preallocations */
725         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, 0);
726         grp->bb_first_free = i;
727         while (i < max) {
728                 fragments++;
729                 first = i;
730                 i = mb_find_next_bit(bitmap, max, i);
731                 len = i - first;
732                 free += len;
733                 if (len > 1)
734                         ext4_mb_mark_free_simple(sb, buddy, first, len, grp);
735                 else
736                         grp->bb_counters[0]++;
737                 if (i < max)
738                         i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, i);
739         }
740         grp->bb_fragments = fragments;
741
742         if (free != grp->bb_free) {
743                 ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0,
744                                       "block bitmap and bg descriptor "
745                                       "inconsistent: %u vs %u free clusters",
746                                       free, grp->bb_free);
747                 /*
748                  * If we intend to continue, we consider group descriptor
749                  * corrupt and update bb_free using bitmap value
750                  */
751                 grp->bb_free = free;
752                 ext4_mark_group_bitmap_corrupted(sb, group,
753                                         EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT);
754         }
755         mb_set_largest_free_order(sb, grp);
756
757         clear_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT, &(grp->bb_state));
758
759         period = get_cycles() - period;
760         spin_lock(&sbi->s_bal_lock);
761         sbi->s_mb_buddies_generated++;
762         sbi->s_mb_generation_time += period;
763         spin_unlock(&sbi->s_bal_lock);
764 }
765
766 static void mb_regenerate_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
767 {
768         int count;
769         int order = 1;
770         void *buddy;
771
772         while ((buddy = mb_find_buddy(e4b, order++, &count))) {
773                 ext4_set_bits(buddy, 0, count);
774         }
775         e4b->bd_info->bb_fragments = 0;
776         memset(e4b->bd_info->bb_counters, 0,
777                 sizeof(*e4b->bd_info->bb_counters) *
778                 (e4b->bd_sb->s_blocksize_bits + 2));
779
780         ext4_mb_generate_buddy(e4b->bd_sb, e4b->bd_buddy,
781                 e4b->bd_bitmap, e4b->bd_group);
782 }
783
784 /* The buddy information is attached the buddy cache inode
785  * for convenience. The information regarding each group
786  * is loaded via ext4_mb_load_buddy. The information involve
787  * block bitmap and buddy information. The information are
788  * stored in the inode as
789  *
790  * {                        page                        }
791  * [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
792  *
793  *
794  * one block each for bitmap and buddy information.
795  * So for each group we take up 2 blocks. A page can
796  * contain blocks_per_page (PAGE_SIZE / blocksize)  blocks.
797  * So it can have information regarding groups_per_page which
798  * is blocks_per_page/2
799  *
800  * Locking note:  This routine takes the block group lock of all groups
801  * for this page; do not hold this lock when calling this routine!
802  */
803
804 static int ext4_mb_init_cache(struct page *page, char *incore, gfp_t gfp)
805 {
806         ext4_group_t ngroups;
807         int blocksize;
808         int blocks_per_page;
809         int groups_per_page;
810         int err = 0;
811         int i;
812         ext4_group_t first_group, group;
813         int first_block;
814         struct super_block *sb;
815         struct buffer_head *bhs;
816         struct buffer_head **bh = NULL;
817         struct inode *inode;
818         char *data;
819         char *bitmap;
820         struct ext4_group_info *grinfo;
821
822         mb_debug(1, "init page %lu\n", page->index);
823
824         inode = page->mapping->host;
825         sb = inode->i_sb;
826         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
827         blocksize = i_blocksize(inode);
828         blocks_per_page = PAGE_SIZE / blocksize;
829
830         groups_per_page = blocks_per_page >> 1;
831         if (groups_per_page == 0)
832                 groups_per_page = 1;
833
834         /* allocate buffer_heads to read bitmaps */
835         if (groups_per_page > 1) {
836                 i = sizeof(struct buffer_head *) * groups_per_page;
837                 bh = kzalloc(i, gfp);
838                 if (bh == NULL) {
839                         err = -ENOMEM;
840                         goto out;
841                 }
842         } else
843                 bh = &bhs;
844
845         first_group = page->index * blocks_per_page / 2;
846
847         /* read all groups the page covers into the cache */
848         for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
849                 if (group >= ngroups)
850                         break;
851
852                 grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
853                 /*
854                  * If page is uptodate then we came here after online resize
855                  * which added some new uninitialized group info structs, so
856                  * we must skip all initialized uptodate buddies on the page,
857                  * which may be currently in use by an allocating task.
858                  */
859                 if (PageUptodate(page) && !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo)) {
860                         bh[i] = NULL;
861                         continue;
862                 }
863                 bh[i] = ext4_read_block_bitmap_nowait(sb, group);
864                 if (IS_ERR(bh[i])) {
865                         err = PTR_ERR(bh[i]);
866                         bh[i] = NULL;
867                         goto out;
868                 }
869                 mb_debug(1, "read bitmap for group %u\n", group);
870         }
871
872         /* wait for I/O completion */
873         for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
874                 int err2;
875
876                 if (!bh[i])
877                         continue;
878                 err2 = ext4_wait_block_bitmap(sb, group, bh[i]);
879                 if (!err)
880                         err = err2;
881         }
882
883         first_block = page->index * blocks_per_page;
884         for (i = 0; i < blocks_per_page; i++) {
885                 group = (first_block + i) >> 1;
886                 if (group >= ngroups)
887                         break;
888
889                 if (!bh[group - first_group])
890                         /* skip initialized uptodate buddy */
891                         continue;
892
893                 if (!buffer_verified(bh[group - first_group]))
894                         /* Skip faulty bitmaps */
895                         continue;
896                 err = 0;
897
898                 /*
899                  * data carry information regarding this
900                  * particular group in the format specified
901                  * above
902                  *
903                  */
904                 data = page_address(page) + (i * blocksize);
905                 bitmap = bh[group - first_group]->b_data;
906
907                 /*
908                  * We place the buddy block and bitmap block
909                  * close together
910                  */
911                 if ((first_block + i) & 1) {
912                         /* this is block of buddy */
913                         BUG_ON(incore == NULL);
914                         mb_debug(1, "put buddy for group %u in page %lu/%x\n",
915                                 group, page->index, i * blocksize);
916                         trace_ext4_mb_buddy_bitmap_load(sb, group);
917                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
918                         grinfo->bb_fragments = 0;
919                         memset(grinfo->bb_counters, 0,
920                                sizeof(*grinfo->bb_counters) *
921                                 (sb->s_blocksize_bits+2));
922                         /*
923                          * incore got set to the group block bitmap below
924                          */
925                         ext4_lock_group(sb, group);
926                         /* init the buddy */
927                         memset(data, 0xff, blocksize);
928                         ext4_mb_generate_buddy(sb, data, incore, group);
929                         ext4_unlock_group(sb, group);
930                         incore = NULL;
931                 } else {
932                         /* this is block of bitmap */
933                         BUG_ON(incore != NULL);
934                         mb_debug(1, "put bitmap for group %u in page %lu/%x\n",
935                                 group, page->index, i * blocksize);
936                         trace_ext4_mb_bitmap_load(sb, group);
937
938                         /* see comments in ext4_mb_put_pa() */
939                         ext4_lock_group(sb, group);
940                         memcpy(data, bitmap, blocksize);
941
942                         /* mark all preallocated blks used in in-core bitmap */
943                         ext4_mb_generate_from_pa(sb, data, group);
944                         ext4_mb_generate_from_freelist(sb, data, group);
945                         ext4_unlock_group(sb, group);
946
947                         /* set incore so that the buddy information can be
948                          * generated using this
949                          */
950                         incore = data;
951                 }
952         }
953         SetPageUptodate(page);
954
955 out:
956         if (bh) {
957                 for (i = 0; i < groups_per_page; i++)
958                         brelse(bh[i]);
959                 if (bh != &bhs)
960                         kfree(bh);
961         }
962         return err;
963 }
964
965 /*
966  * Lock the buddy and bitmap pages. This make sure other parallel init_group
967  * on the same buddy page doesn't happen whild holding the buddy page lock.
968  * Return locked buddy and bitmap pages on e4b struct. If buddy and bitmap
969  * are on the same page e4b->bd_buddy_page is NULL and return value is 0.
970  */
971 static int ext4_mb_get_buddy_page_lock(struct super_block *sb,
972                 ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b, gfp_t gfp)
973 {
974         struct inode *inode = EXT4_SB(sb)->s_buddy_cache;
975         int block, pnum, poff;
976         int blocks_per_page;
977         struct page *page;
978
979         e4b->bd_buddy_page = NULL;
980         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
981
982         blocks_per_page = PAGE_SIZE / sb->s_blocksize;
983         /*
984          * the buddy cache inode stores the block bitmap
985          * and buddy information in consecutive blocks.
986          * So for each group we need two blocks.
987          */
988         block = group * 2;
989         pnum = block / blocks_per_page;
990         poff = block % blocks_per_page;
991         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, gfp);
992         if (!page)
993                 return -ENOMEM;
994         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
995         e4b->bd_bitmap_page = page;
996         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
997
998         if (blocks_per_page >= 2) {
999                 /* buddy and bitmap are on the same page */
1000                 return 0;
1001         }
1002
1003         block++;
1004         pnum = block / blocks_per_page;
1005         page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, gfp);
1006         if (!page)
1007                 return -ENOMEM;
1008         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1009         e4b->bd_buddy_page = page;
1010         return 0;
1011 }
1012
1013 static void ext4_mb_put_buddy_page_lock(struct ext4_buddy *e4b)
1014 {
1015         if (e4b->bd_bitmap_page) {
1016                 unlock_page(e4b->bd_bitmap_page);
1017                 put_page(e4b->bd_bitmap_page);
1018         }
1019         if (e4b->bd_buddy_page) {
1020                 unlock_page(e4b->bd_buddy_page);
1021                 put_page(e4b->bd_buddy_page);
1022         }
1023 }
1024
1025 /*
1026  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1027  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1028  * calling this routine!
1029  */
1030 static noinline_for_stack
1031 int ext4_mb_init_group(struct super_block *sb, ext4_group_t group, gfp_t gfp)
1032 {
1033
1034         struct ext4_group_info *this_grp;
1035         struct ext4_buddy e4b;
1036         struct page *page;
1037         int ret = 0;
1038
1039         might_sleep();
1040         mb_debug(1, "init group %u\n", group);
1041         this_grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1042         /*
1043          * This ensures that we don't reinit the buddy cache
1044          * page which map to the group from which we are already
1045          * allocating. If we are looking at the buddy cache we would
1046          * have taken a reference using ext4_mb_load_buddy and that
1047          * would have pinned buddy page to page cache.
1048          * The call to ext4_mb_get_buddy_page_lock will mark the
1049          * page accessed.
1050          */
1051         ret = ext4_mb_get_buddy_page_lock(sb, group, &e4b, gfp);
1052         if (ret || !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(this_grp)) {
1053                 /*
1054                  * somebody initialized the group
1055                  * return without doing anything
1056                  */
1057                 goto err;
1058         }
1059
1060         page = e4b.bd_bitmap_page;
1061         ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL, gfp);
1062         if (ret)
1063                 goto err;
1064         if (!PageUptodate(page)) {
1065                 ret = -EIO;
1066                 goto err;
1067         }
1068
1069         if (e4b.bd_buddy_page == NULL) {
1070                 /*
1071                  * If both the bitmap and buddy are in
1072                  * the same page we don't need to force
1073                  * init the buddy
1074                  */
1075                 ret = 0;
1076                 goto err;
1077         }
1078         /* init buddy cache */
1079         page = e4b.bd_buddy_page;
1080         ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b.bd_bitmap, gfp);
1081         if (ret)
1082                 goto err;
1083         if (!PageUptodate(page)) {
1084                 ret = -EIO;
1085                 goto err;
1086         }
1087 err:
1088         ext4_mb_put_buddy_page_lock(&e4b);
1089         return ret;
1090 }
1091
1092 /*
1093  * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
1094  * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
1095  * calling this routine!
1096  */
1097 static noinline_for_stack int
1098 ext4_mb_load_buddy_gfp(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
1099                        struct ext4_buddy *e4b, gfp_t gfp)
1100 {
1101         int blocks_per_page;
1102         int block;
1103         int pnum;
1104         int poff;
1105         struct page *page;
1106         int ret;
1107         struct ext4_group_info *grp;
1108         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1109         struct inode *inode = sbi->s_buddy_cache;
1110
1111         might_sleep();
1112         mb_debug(1, "load group %u\n", group);
1113
1114         blocks_per_page = PAGE_SIZE / sb->s_blocksize;
1115         grp = ext4_get_group_info(sb, group);
1116
1117         e4b->bd_blkbits = sb->s_blocksize_bits;
1118         e4b->bd_info = grp;
1119         e4b->bd_sb = sb;
1120         e4b->bd_group = group;
1121         e4b->bd_buddy_page = NULL;
1122         e4b->bd_bitmap_page = NULL;
1123
1124         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
1125                 /*
1126                  * we need full data about the group
1127                  * to make a good selection
1128                  */
1129                 ret = ext4_mb_init_group(sb, group, gfp);
1130                 if (ret)
1131                         return ret;
1132         }
1133
1134         /*
1135          * the buddy cache inode stores the block bitmap
1136          * and buddy information in consecutive blocks.
1137          * So for each group we need two blocks.
1138          */
1139         block = group * 2;
1140         pnum = block / blocks_per_page;
1141         poff = block % blocks_per_page;
1142
1143         /* we could use find_or_create_page(), but it locks page
1144          * what we'd like to avoid in fast path ... */
1145         page = find_get_page_flags(inode->i_mapping, pnum, FGP_ACCESSED);
1146         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1147                 if (page)
1148                         /*
1149                          * drop the page reference and try
1150                          * to get the page with lock. If we
1151                          * are not uptodate that implies
1152                          * somebody just created the page but
1153                          * is yet to initialize the same. So
1154                          * wait for it to initialize.
1155                          */
1156                         put_page(page);
1157                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, gfp);
1158                 if (page) {
1159                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1160                         if (!PageUptodate(page)) {
1161                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, NULL, gfp);
1162                                 if (ret) {
1163                                         unlock_page(page);
1164                                         goto err;
1165                                 }
1166                                 mb_cmp_bitmaps(e4b, page_address(page) +
1167                                                (poff * sb->s_blocksize));
1168                         }
1169                         unlock_page(page);
1170                 }
1171         }
1172         if (page == NULL) {
1173                 ret = -ENOMEM;
1174                 goto err;
1175         }
1176         if (!PageUptodate(page)) {
1177                 ret = -EIO;
1178                 goto err;
1179         }
1180
1181         /* Pages marked accessed already */
1182         e4b->bd_bitmap_page = page;
1183         e4b->bd_bitmap = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1184
1185         block++;
1186         pnum = block / blocks_per_page;
1187         poff = block % blocks_per_page;
1188
1189         page = find_get_page_flags(inode->i_mapping, pnum, FGP_ACCESSED);
1190         if (page == NULL || !PageUptodate(page)) {
1191                 if (page)
1192                         put_page(page);
1193                 page = find_or_create_page(inode->i_mapping, pnum, gfp);
1194                 if (page) {
1195                         BUG_ON(page->mapping != inode->i_mapping);
1196                         if (!PageUptodate(page)) {
1197                                 ret = ext4_mb_init_cache(page, e4b->bd_bitmap,
1198                                                          gfp);
1199                                 if (ret) {
1200                                         unlock_page(page);
1201                                         goto err;
1202                                 }
1203                         }
1204                         unlock_page(page);
1205                 }
1206         }
1207         if (page == NULL) {
1208                 ret = -ENOMEM;
1209                 goto err;
1210         }
1211         if (!PageUptodate(page)) {
1212                 ret = -EIO;
1213                 goto err;
1214         }
1215
1216         /* Pages marked accessed already */
1217         e4b->bd_buddy_page = page;
1218         e4b->bd_buddy = page_address(page) + (poff * sb->s_blocksize);
1219
1220         BUG_ON(e4b->bd_bitmap_page == NULL);
1221         BUG_ON(e4b->bd_buddy_page == NULL);
1222
1223         return 0;
1224
1225 err:
1226         if (page)
1227                 put_page(page);
1228         if (e4b->bd_bitmap_page)
1229                 put_page(e4b->bd_bitmap_page);
1230         if (e4b->bd_buddy_page)
1231                 put_page(e4b->bd_buddy_page);
1232         e4b->bd_buddy = NULL;
1233         e4b->bd_bitmap = NULL;
1234         return ret;
1235 }
1236
1237 static int ext4_mb_load_buddy(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
1238                               struct ext4_buddy *e4b)
1239 {
1240         return ext4_mb_load_buddy_gfp(sb, group, e4b, GFP_NOFS);
1241 }
1242
1243 static void ext4_mb_unload_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
1244 {
1245         if (e4b->bd_bitmap_page)
1246                 put_page(e4b->bd_bitmap_page);
1247         if (e4b->bd_buddy_page)
1248                 put_page(e4b->bd_buddy_page);
1249 }
1250
1251
1252 static int mb_find_order_for_block(struct ext4_buddy *e4b, int block)
1253 {
1254         int order = 1;
1255         int bb_incr = 1 << (e4b->bd_blkbits - 1);
1256         void *bb;
1257
1258         BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
1259         BUG_ON(block >= (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));
1260
1261         bb = e4b->bd_buddy;
1262         while (order <= e4b->bd_blkbits + 1) {
1263                 block = block >> 1;
1264                 if (!mb_test_bit(block, bb)) {
1265                         /* this block is part of buddy of order 'order' */
1266                         return order;
1267                 }
1268                 bb += bb_incr;
1269                 bb_incr >>= 1;
1270                 order++;
1271         }
1272         return 0;
1273 }
1274
1275 static void mb_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1276 {
1277         __u32 *addr;
1278
1279         len = cur + len;
1280         while (cur < len) {
1281                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1282                         /* fast path: clear whole word at once */
1283                         addr = bm + (cur >> 3);
1284                         *addr = 0;
1285                         cur += 32;
1286                         continue;
1287                 }
1288                 mb_clear_bit(cur, bm);
1289                 cur++;
1290         }
1291 }
1292
1293 /* clear bits in given range
1294  * will return first found zero bit if any, -1 otherwise
1295  */
1296 static int mb_test_and_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
1297 {
1298         __u32 *addr;
1299         int zero_bit = -1;
1300
1301         len = cur + len;
1302         while (cur < len) {
1303                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1304                         /* fast path: clear whole word at once */
1305                         addr = bm + (cur >> 3);
1306                         if (*addr != (__u32)(-1) && zero_bit == -1)
1307                                 zero_bit = cur + mb_find_next_zero_bit(addr, 32, 0);
1308                         *addr = 0;
1309                         cur += 32;
1310                         continue;
1311                 }
1312                 if (!mb_test_and_clear_bit(cur, bm) && zero_bit == -1)
1313                         zero_bit = cur;
1314                 cur++;
1315         }
1316
1317         return zero_bit;
1318 }
1319
1320 void ext4_set_bits(void *bm, int cur, int len)
1321 {
1322         __u32 *addr;
1323
1324         len = cur + len;
1325         while (cur < len) {
1326                 if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
1327                         /* fast path: set whole word at once */
1328                         addr = bm + (cur >> 3);
1329                         *addr = 0xffffffff;
1330                         cur += 32;
1331                         continue;
1332                 }
1333                 mb_set_bit(cur, bm);
1334                 cur++;
1335         }
1336 }
1337
1338 /*
1339  * _________________________________________________________________ */
1340
1341 static inline int mb_buddy_adjust_border(int* bit, void* bitmap, int side)
1342 {
1343         if (mb_test_bit(*bit + side, bitmap)) {
1344                 mb_clear_bit(*bit, bitmap);
1345                 (*bit) -= side;
1346                 return 1;
1347         }
1348         else {
1349                 (*bit) += side;
1350                 mb_set_bit(*bit, bitmap);
1351                 return -1;
1352         }
1353 }
1354
1355 static void mb_buddy_mark_free(struct ext4_buddy *e4b, int first, int last)
1356 {
1357         int max;
1358         int order = 1;
1359         void *buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
1360
1361         while (buddy) {
1362                 void *buddy2;
1363
1364                 /* Bits in range [first; last] are known to be set since
1365                  * corresponding blocks were allocated. Bits in range
1366                  * (first; last) will stay set because they form buddies on
1367                  * upper layer. We just deal with borders if they don't
1368                  * align with upper layer and then go up.
1369                  * Releasing entire group is all about clearing
1370                  * single bit of highest order buddy.
1371                  */
1372
1373                 /* Example:
1374                  * ---------------------------------
1375                  * |   1   |   1   |   1   |   1   |
1376                  * ---------------------------------
1377                  * | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
1378                  * ---------------------------------
1379                  *   0   1   2   3   4   5   6   7
1380                  *      \_____________________/
1381                  *
1382                  * Neither [1] nor [6] is aligned to above layer.
1383                  * Left neighbour [0] is free, so mark it busy,
1384                  * decrease bb_counters and extend range to
1385                  * [0; 6]
1386                  * Right neighbour [7] is busy. It can't be coaleasced with [6], so
1387                  * mark [6] free, increase bb_counters and shrink range to
1388                  * [0; 5].
1389                  * Then shift range to [0; 2], go up and do the same.
1390                  */
1391
1392
1393                 if (first & 1)
1394                         e4b->bd_info->bb_counters[order] += mb_buddy_adjust_border(&first, buddy, -1);
1395                 if (!(last & 1))
1396                         e4b->bd_info->bb_counters[order] += mb_buddy_adjust_border(&last, buddy, 1);
1397                 if (first > last)
1398                         break;
1399                 order++;
1400
1401                 if (first == last || !(buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order, &max))) {
1402                         mb_clear_bits(buddy, first, last - first + 1);
1403                         e4b->bd_info->bb_counters[order - 1] += last - first + 1;
1404                         break;
1405                 }
1406                 first >>= 1;
1407                 last >>= 1;
1408                 buddy = buddy2;
1409         }
1410 }
1411
1412 static void mb_free_blocks(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
1413                            int first, int count)
1414 {
1415         int left_is_free = 0;
1416         int right_is_free = 0;
1417         int block;
1418         int last = first + count - 1;
1419         struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
1420
1421         if (WARN_ON(count == 0))
1422                 return;
1423         BUG_ON(last >= (sb->s_blocksize << 3));
1424         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
1425         /* Don't bother if the block group is corrupt. */
1426         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info)))
1427                 return;
1428
1429         mb_check_buddy(e4b);
1430         mb_free_blocks_double(inode, e4b, first, count);
1431
1432         e4b->bd_info->bb_free += count;
1433         if (first < e4b->bd_info->bb_first_free)
1434                 e4b->bd_info->bb_first_free = first;
1435
1436         /* access memory sequentially: check left neighbour,
1437          * clear range and then check right neighbour
1438          */
1439         if (first != 0)
1440                 left_is_free = !mb_test_bit(first - 1, e4b->bd_bitmap);
1441         block = mb_test_and_clear_bits(e4b->bd_bitmap, first, count);
1442         if (last + 1 < EXT4_SB(sb)->s_mb_maxs[0])
1443                 right_is_free = !mb_test_bit(last + 1, e4b->bd_bitmap);
1444
1445         if (unlikely(block != -1)) {
1446                 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1447                 ext4_fsblk_t blocknr;
1448
1449                 blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
1450                 blocknr += EXT4_C2B(sbi, block);
1451                 ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
1452                                       inode ? inode->i_ino : 0,
1453                                       blocknr,
1454                                       "freeing already freed block "
1455                                       "(bit %u); block bitmap corrupt.",
1456                                       block);
1457                 ext4_mark_group_bitmap_corrupted(sb, e4b->bd_group,
1458                                 EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT);
1459                 mb_regenerate_buddy(e4b);
1460                 goto done;
1461         }
1462
1463         /* let's maintain fragments counter */
1464         if (left_is_free && right_is_free)
1465                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1466         else if (!left_is_free && !right_is_free)
1467                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1468
1469         /* buddy[0] == bd_bitmap is a special case, so handle
1470          * it right away and let mb_buddy_mark_free stay free of
1471          * zero order checks.
1472          * Check if neighbours are to be coaleasced,
1473          * adjust bitmap bb_counters and borders appropriately.
1474          */
1475         if (first & 1) {
1476                 first += !left_is_free;
1477                 e4b->bd_info->bb_counters[0] += left_is_free ? -1 : 1;
1478         }
1479         if (!(last & 1)) {
1480                 last -= !right_is_free;
1481                 e4b->bd_info->bb_counters[0] += right_is_free ? -1 : 1;
1482         }
1483
1484         if (first <= last)
1485                 mb_buddy_mark_free(e4b, first >> 1, last >> 1);
1486
1487 done:
1488         mb_set_largest_free_order(sb, e4b->bd_info);
1489         mb_check_buddy(e4b);
1490 }
1491
1492 static int mb_find_extent(struct ext4_buddy *e4b, int block,
1493                                 int needed, struct ext4_free_extent *ex)
1494 {
1495         int next = block;
1496         int max, order;
1497         void *buddy;
1498
1499         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1500         BUG_ON(ex == NULL);
1501
1502         buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
1503         BUG_ON(buddy == NULL);
1504         BUG_ON(block >= max);
1505         if (mb_test_bit(block, buddy)) {
1506                 ex->fe_len = 0;
1507                 ex->fe_start = 0;
1508                 ex->fe_group = 0;
1509                 return 0;
1510         }
1511
1512         /* find actual order */
1513         order = mb_find_order_for_block(e4b, block);
1514         block = block >> order;
1515
1516         ex->fe_len = 1 << order;
1517         ex->fe_start = block << order;
1518         ex->fe_group = e4b->bd_group;
1519
1520         /* calc difference from given start */
1521         next = next - ex->fe_start;
1522         ex->fe_len -= next;
1523         ex->fe_start += next;
1524
1525         while (needed > ex->fe_len &&
1526                mb_find_buddy(e4b, order, &max)) {
1527
1528                 if (block + 1 >= max)
1529                         break;
1530
1531                 next = (block + 1) * (1 << order);
1532                 if (mb_test_bit(next, e4b->bd_bitmap))
1533                         break;
1534
1535                 order = mb_find_order_for_block(e4b, next);
1536
1537                 block = next >> order;
1538                 ex->fe_len += 1 << order;
1539         }
1540
1541         if (ex->fe_start + ex->fe_len > (1 << (e4b->bd_blkbits + 3))) {
1542                 /* Should never happen! (but apparently sometimes does?!?) */
1543                 WARN_ON(1);
1544                 ext4_error(e4b->bd_sb, "corruption or bug in mb_find_extent "
1545                            "block=%d, order=%d needed=%d ex=%u/%d/%d@%u",
1546                            block, order, needed, ex->fe_group, ex->fe_start,
1547                            ex->fe_len, ex->fe_logical);
1548                 ex->fe_len = 0;
1549                 ex->fe_start = 0;
1550                 ex->fe_group = 0;
1551         }
1552         return ex->fe_len;
1553 }
1554
1555 static int mb_mark_used(struct ext4_buddy *e4b, struct ext4_free_extent *ex)
1556 {
1557         int ord;
1558         int mlen = 0;
1559         int max = 0;
1560         int cur;
1561         int start = ex->fe_start;
1562         int len = ex->fe_len;
1563         unsigned ret = 0;
1564         int len0 = len;
1565         void *buddy;
1566
1567         BUG_ON(start + len > (e4b->bd_sb->s_blocksize << 3));
1568         BUG_ON(e4b->bd_group != ex->fe_group);
1569         assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
1570         mb_check_buddy(e4b);
1571         mb_mark_used_double(e4b, start, len);
1572
1573         e4b->bd_info->bb_free -= len;
1574         if (e4b->bd_info->bb_first_free == start)
1575                 e4b->bd_info->bb_first_free += len;
1576
1577         /* let's maintain fragments counter */
1578         if (start != 0)
1579                 mlen = !mb_test_bit(start - 1, e4b->bd_bitmap);
1580         if (start + len < EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[0])
1581                 max = !mb_test_bit(start + len, e4b->bd_bitmap);
1582         if (mlen && max)
1583                 e4b->bd_info->bb_fragments++;
1584         else if (!mlen && !max)
1585                 e4b->bd_info->bb_fragments--;
1586
1587         /* let's maintain buddy itself */
1588         while (len) {
1589                 ord = mb_find_order_for_block(e4b, start);
1590
1591                 if (((start >> ord) << ord) == start && len >= (1 << ord)) {
1592                         /* the whole chunk may be allocated at once! */
1593                         mlen = 1 << ord;
1594                         buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1595                         BUG_ON((start >> ord) >= max);
1596                         mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1597                         e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1598                         start += mlen;
1599                         len -= mlen;
1600                         BUG_ON(len < 0);
1601                         continue;
1602                 }
1603
1604                 /* store for history */
1605                 if (ret == 0)
1606                         ret = len | (ord << 16);
1607
1608                 /* we have to split large buddy */
1609                 BUG_ON(ord <= 0);
1610                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1611                 mb_set_bit(start >> ord, buddy);
1612                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
1613
1614                 ord--;
1615                 cur = (start >> ord) & ~1U;
1616                 buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
1617                 mb_clear_bit(cur, buddy);
1618                 mb_clear_bit(cur + 1, buddy);
1619                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1620                 e4b->bd_info->bb_counters[ord]++;
1621         }
1622         mb_set_largest_free_order(e4b->bd_sb, e4b->bd_info);
1623
1624         ext4_set_bits(e4b->bd_bitmap, ex->fe_start, len0);
1625         mb_check_buddy(e4b);
1626
1627         return ret;
1628 }
1629
1630 /*
1631  * Must be called under group lock!
1632  */
1633 static void ext4_mb_use_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1634                                         struct ext4_buddy *e4b)
1635 {
1636         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1637         int ret;
1638
1639         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_group != e4b->bd_group);
1640         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
1641
1642         ac->ac_b_ex.fe_len = min(ac->ac_b_ex.fe_len, ac->ac_g_ex.fe_len);
1643         ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_g_ex.fe_logical;
1644         ret = mb_mark_used(e4b, &ac->ac_b_ex);
1645
1646         /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
1647          * allocated blocks for history */
1648         ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;
1649
1650         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
1651         ac->ac_tail = ret & 0xffff;
1652         ac->ac_buddy = ret >> 16;
1653
1654         /*
1655          * take the page reference. We want the page to be pinned
1656          * so that we don't get a ext4_mb_init_cache_call for this
1657          * group until we update the bitmap. That would mean we
1658          * double allocate blocks. The reference is dropped
1659          * in ext4_mb_release_context
1660          */
1661         ac->ac_bitmap_page = e4b->bd_bitmap_page;
1662         get_page(ac->ac_bitmap_page);
1663         ac->ac_buddy_page = e4b->bd_buddy_page;
1664         get_page(ac->ac_buddy_page);
1665         /* store last allocated for subsequent stream allocation */
1666         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
1667                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
1668                 sbi->s_mb_last_group = ac->ac_f_ex.fe_group;
1669                 sbi->s_mb_last_start = ac->ac_f_ex.fe_start;
1670                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
1671         }
1672 }
1673
1674 /*
1675  * regular allocator, for general purposes allocation
1676  */
1677
1678 static void ext4_mb_check_limits(struct ext4_allocation_context *ac,
1679                                         struct ext4_buddy *e4b,
1680                                         int finish_group)
1681 {
1682         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1683         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1684         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1685         struct ext4_free_extent ex;
1686         int max;
1687
1688         if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
1689                 return;
1690         /*
1691          * We don't want to scan for a whole year
1692          */
1693         if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan &&
1694                         !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1695                 ac->ac_status = AC_STATUS_BREAK;
1696                 return;
1697         }
1698
1699         /*
1700          * Haven't found good chunk so far, let's continue
1701          */
1702         if (bex->fe_len < gex->fe_len)
1703                 return;
1704
1705         if ((finish_group || ac->ac_found > sbi->s_mb_min_to_scan)
1706                         && bex->fe_group == e4b->bd_group) {
1707                 /* recheck chunk's availability - we don't know
1708                  * when it was found (within this lock-unlock
1709                  * period or not) */
1710                 max = mb_find_extent(e4b, bex->fe_start, gex->fe_len, &ex);
1711                 if (max >= gex->fe_len) {
1712                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1713                         return;
1714                 }
1715         }
1716 }
1717
1718 /*
1719  * The routine checks whether found extent is good enough. If it is,
1720  * then the extent gets marked used and flag is set to the context
1721  * to stop scanning. Otherwise, the extent is compared with the
1722  * previous found extent and if new one is better, then it's stored
1723  * in the context. Later, the best found extent will be used, if
1724  * mballoc can't find good enough extent.
1725  *
1726  * FIXME: real allocation policy is to be designed yet!
1727  */
1728 static void ext4_mb_measure_extent(struct ext4_allocation_context *ac,
1729                                         struct ext4_free_extent *ex,
1730                                         struct ext4_buddy *e4b)
1731 {
1732         struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
1733         struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;
1734
1735         BUG_ON(ex->fe_len <= 0);
1736         BUG_ON(ex->fe_len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1737         BUG_ON(ex->fe_start >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
1738         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE);
1739
1740         ac->ac_found++;
1741
1742         /*
1743          * The special case - take what you catch first
1744          */
1745         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
1746                 *bex = *ex;
1747                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1748                 return;
1749         }
1750
1751         /*
1752          * Let's check whether the chuck is good enough
1753          */
1754         if (ex->fe_len == gex->fe_len) {
1755                 *bex = *ex;
1756                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1757                 return;
1758         }
1759
1760         /*
1761          * If this is first found extent, just store it in the context
1762          */
1763         if (bex->fe_len == 0) {
1764                 *bex = *ex;
1765                 return;
1766         }
1767
1768         /*
1769          * If new found extent is better, store it in the context
1770          */
1771         if (bex->fe_len < gex->fe_len) {
1772                 /* if the request isn't satisfied, any found extent
1773                  * larger than previous best one is better */
1774                 if (ex->fe_len > bex->fe_len)
1775                         *bex = *ex;
1776         } else if (ex->fe_len > gex->fe_len) {
1777                 /* if the request is satisfied, then we try to find
1778                  * an extent that still satisfy the request, but is
1779                  * smaller than previous one */
1780                 if (ex->fe_len < bex->fe_len)
1781                         *bex = *ex;
1782         }
1783
1784         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 0);
1785 }
1786
1787 static noinline_for_stack
1788 int ext4_mb_try_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
1789                                         struct ext4_buddy *e4b)
1790 {
1791         struct ext4_free_extent ex = ac->ac_b_ex;
1792         ext4_group_t group = ex.fe_group;
1793         int max;
1794         int err;
1795
1796         BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1797         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1798         if (err)
1799                 return err;
1800
1801         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1802         max = mb_find_extent(e4b, ex.fe_start, ex.fe_len, &ex);
1803
1804         if (max > 0) {
1805                 ac->ac_b_ex = ex;
1806                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1807         }
1808
1809         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1810         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1811
1812         return 0;
1813 }
1814
1815 static noinline_for_stack
1816 int ext4_mb_find_by_goal(struct ext4_allocation_context *ac,
1817                                 struct ext4_buddy *e4b)
1818 {
1819         ext4_group_t group = ac->ac_g_ex.fe_group;
1820         int max;
1821         int err;
1822         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
1823         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
1824         struct ext4_free_extent ex;
1825
1826         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL))
1827                 return 0;
1828         if (grp->bb_free == 0)
1829                 return 0;
1830
1831         err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
1832         if (err)
1833                 return err;
1834
1835         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info))) {
1836                 ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1837                 return 0;
1838         }
1839
1840         ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
1841         max = mb_find_extent(e4b, ac->ac_g_ex.fe_start,
1842                              ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1843         ex.fe_logical = 0xDEADFA11; /* debug value */
1844
1845         if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len && ac->ac_g_ex.fe_len == sbi->s_stripe) {
1846                 ext4_fsblk_t start;
1847
1848                 start = ext4_group_first_block_no(ac->ac_sb, e4b->bd_group) +
1849                         ex.fe_start;
1850                 /* use do_div to get remainder (would be 64-bit modulo) */
1851                 if (do_div(start, sbi->s_stripe) == 0) {
1852                         ac->ac_found++;
1853                         ac->ac_b_ex = ex;
1854                         ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1855                 }
1856         } else if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len) {
1857                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1858                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1859                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1860                 ac->ac_found++;
1861                 ac->ac_b_ex = ex;
1862                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1863         } else if (max > 0 && (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_MERGE)) {
1864                 /* Sometimes, caller may want to merge even small
1865                  * number of blocks to an existing extent */
1866                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1867                 BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
1868                 BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
1869                 ac->ac_found++;
1870                 ac->ac_b_ex = ex;
1871                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1872         }
1873         ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
1874         ext4_mb_unload_buddy(e4b);
1875
1876         return 0;
1877 }
1878
1879 /*
1880  * The routine scans buddy structures (not bitmap!) from given order
1881  * to max order and tries to find big enough chunk to satisfy the req
1882  */
1883 static noinline_for_stack
1884 void ext4_mb_simple_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1885                                         struct ext4_buddy *e4b)
1886 {
1887         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1888         struct ext4_group_info *grp = e4b->bd_info;
1889         void *buddy;
1890         int i;
1891         int k;
1892         int max;
1893
1894         BUG_ON(ac->ac_2order <= 0);
1895         for (i = ac->ac_2order; i <= sb->s_blocksize_bits + 1; i++) {
1896                 if (grp->bb_counters[i] == 0)
1897                         continue;
1898
1899                 buddy = mb_find_buddy(e4b, i, &max);
1900                 BUG_ON(buddy == NULL);
1901
1902                 k = mb_find_next_zero_bit(buddy, max, 0);
1903                 BUG_ON(k >= max);
1904
1905                 ac->ac_found++;
1906
1907                 ac->ac_b_ex.fe_len = 1 << i;
1908                 ac->ac_b_ex.fe_start = k << i;
1909                 ac->ac_b_ex.fe_group = e4b->bd_group;
1910
1911                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
1912
1913                 BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len != ac->ac_g_ex.fe_len);
1914
1915                 if (EXT4_SB(sb)->s_mb_stats)
1916                         atomic_inc(&EXT4_SB(sb)->s_bal_2orders);
1917
1918                 break;
1919         }
1920 }
1921
1922 /*
1923  * The routine scans the group and measures all found extents.
1924  * In order to optimize scanning, caller must pass number of
1925  * free blocks in the group, so the routine can know upper limit.
1926  */
1927 static noinline_for_stack
1928 void ext4_mb_complex_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
1929                                         struct ext4_buddy *e4b)
1930 {
1931         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1932         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
1933         struct ext4_free_extent ex;
1934         int i;
1935         int free;
1936
1937         free = e4b->bd_info->bb_free;
1938         BUG_ON(free <= 0);
1939
1940         i = e4b->bd_info->bb_first_free;
1941
1942         while (free && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE) {
1943                 i = mb_find_next_zero_bit(bitmap,
1944                                                 EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb), i);
1945                 if (i >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
1946                         /*
1947                          * IF we have corrupt bitmap, we won't find any
1948                          * free blocks even though group info says we
1949                          * we have free blocks
1950                          */
1951                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1952                                         "%d free clusters as per "
1953                                         "group info. But bitmap says 0",
1954                                         free);
1955                         ext4_mark_group_bitmap_corrupted(sb, e4b->bd_group,
1956                                         EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT);
1957                         break;
1958                 }
1959
1960                 mb_find_extent(e4b, i, ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
1961                 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
1962                 if (free < ex.fe_len) {
1963                         ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
1964                                         "%d free clusters as per "
1965                                         "group info. But got %d blocks",
1966                                         free, ex.fe_len);
1967                         ext4_mark_group_bitmap_corrupted(sb, e4b->bd_group,
1968                                         EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT);
1969                         /*
1970                          * The number of free blocks differs. This mostly
1971                          * indicate that the bitmap is corrupt. So exit
1972                          * without claiming the space.
1973                          */
1974                         break;
1975                 }
1976                 ex.fe_logical = 0xDEADC0DE; /* debug value */
1977                 ext4_mb_measure_extent(ac, &ex, e4b);
1978
1979                 i += ex.fe_len;
1980                 free -= ex.fe_len;
1981         }
1982
1983         ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 1);
1984 }
1985
1986 /*
1987  * This is a special case for storages like raid5
1988  * we try to find stripe-aligned chunks for stripe-size-multiple requests
1989  */
1990 static noinline_for_stack
1991 void ext4_mb_scan_aligned(struct ext4_allocation_context *ac,
1992                                  struct ext4_buddy *e4b)
1993 {
1994         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
1995         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
1996         void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
1997         struct ext4_free_extent ex;
1998         ext4_fsblk_t first_group_block;
1999         ext4_fsblk_t a;
2000         ext4_grpblk_t i;
2001         int max;
2002
2003         BUG_ON(sbi->s_stripe == 0);
2004
2005         /* find first stripe-aligned block in group */
2006         first_group_block = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
2007
2008         a = first_group_block + sbi->s_stripe - 1;
2009         do_div(a, sbi->s_stripe);
2010         i = (a * sbi->s_stripe) - first_group_block;
2011
2012         while (i < EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
2013                 if (!mb_test_bit(i, bitmap)) {
2014                         max = mb_find_extent(e4b, i, sbi->s_stripe, &ex);
2015                         if (max >= sbi->s_stripe) {
2016                                 ac->ac_found++;
2017                                 ex.fe_logical = 0xDEADF00D; /* debug value */
2018                                 ac->ac_b_ex = ex;
2019                                 ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
2020                                 break;
2021                         }
2022                 }
2023                 i += sbi->s_stripe;
2024         }
2025 }
2026
2027 /*
2028  * This is now called BEFORE we load the buddy bitmap.
2029  * Returns either 1 or 0 indicating that the group is either suitable
2030  * for the allocation or not. In addition it can also return negative
2031  * error code when something goes wrong.
2032  */
2033 static int ext4_mb_good_group(struct ext4_allocation_context *ac,
2034                                 ext4_group_t group, int cr)
2035 {
2036         unsigned free, fragments;
2037         int flex_size = ext4_flex_bg_size(EXT4_SB(ac->ac_sb));
2038         struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
2039
2040         BUG_ON(cr < 0 || cr >= 4);
2041
2042         free = grp->bb_free;
2043         if (free == 0)
2044                 return 0;
2045         if (cr <= 2 && free < ac->ac_g_ex.fe_len)
2046                 return 0;
2047
2048         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(grp)))
2049                 return 0;
2050
2051         /* We only do this if the grp has never been initialized */
2052         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
2053                 int ret = ext4_mb_init_group(ac->ac_sb, group, GFP_NOFS);
2054                 if (ret)
2055                         return ret;
2056         }
2057
2058         fragments = grp->bb_fragments;
2059         if (fragments == 0)
2060                 return 0;
2061
2062         switch (cr) {
2063         case 0:
2064                 BUG_ON(ac->ac_2order == 0);
2065
2066                 /* Avoid using the first bg of a flexgroup for data files */
2067                 if ((ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA) &&
2068                     (flex_size >= EXT4_FLEX_SIZE_DIR_ALLOC_SCHEME) &&
2069                     ((group % flex_size) == 0))
2070                         return 0;
2071
2072                 if ((ac->ac_2order > ac->ac_sb->s_blocksize_bits+1) ||
2073                     (free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2074                         return 1;
2075
2076                 if (grp->bb_largest_free_order < ac->ac_2order)
2077                         return 0;
2078
2079                 return 1;
2080         case 1:
2081                 if ((free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2082                         return 1;
2083                 break;
2084         case 2:
2085                 if (free >= ac->ac_g_ex.fe_len)
2086                         return 1;
2087                 break;
2088         case 3:
2089                 return 1;
2090         default:
2091                 BUG();
2092         }
2093
2094         return 0;
2095 }
2096
2097 static noinline_for_stack int
2098 ext4_mb_regular_allocator(struct ext4_allocation_context *ac)
2099 {
2100         ext4_group_t ngroups, group, i;
2101         int cr;
2102         int err = 0, first_err = 0;
2103         struct ext4_sb_info *sbi;
2104         struct super_block *sb;
2105         struct ext4_buddy e4b;
2106
2107         sb = ac->ac_sb;
2108         sbi = EXT4_SB(sb);
2109         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2110         /* non-extent files are limited to low blocks/groups */
2111         if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)))
2112                 ngroups = sbi->s_blockfile_groups;
2113
2114         BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);
2115
2116         /* first, try the goal */
2117         err = ext4_mb_find_by_goal(ac, &e4b);
2118         if (err || ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
2119                 goto out;
2120
2121         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
2122                 goto out;
2123
2124         /*
2125          * ac->ac2_order is set only if the fe_len is a power of 2
2126          * if ac2_order is set we also set criteria to 0 so that we
2127          * try exact allocation using buddy.
2128          */
2129         i = fls(ac->ac_g_ex.fe_len);
2130         ac->ac_2order = 0;
2131         /*
2132          * We search using buddy data only if the order of the request
2133          * is greater than equal to the sbi_s_mb_order2_reqs
2134          * You can tune it via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
2135          * We also support searching for power-of-two requests only for
2136          * requests upto maximum buddy size we have constructed.
2137          */
2138         if (i >= sbi->s_mb_order2_reqs && i <= sb->s_blocksize_bits + 2) {
2139                 /*
2140                  * This should tell if fe_len is exactly power of 2
2141                  */
2142                 if ((ac->ac_g_ex.fe_len & (~(1 << (i - 1)))) == 0)
2143                         ac->ac_2order = i - 1;
2144         }
2145
2146         /* if stream allocation is enabled, use global goal */
2147         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
2148                 /* TBD: may be hot point */
2149                 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
2150                 ac->ac_g_ex.fe_group = sbi->s_mb_last_group;
2151                 ac->ac_g_ex.fe_start = sbi->s_mb_last_start;
2152                 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
2153         }
2154
2155         /* Let's just scan groups to find more-less suitable blocks */
2156         cr = ac->ac_2order ? 0 : 1;
2157         /*
2158          * cr == 0 try to get exact allocation,
2159          * cr == 3  try to get anything
2160          */
2161 repeat:
2162         for (; cr < 4 && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE; cr++) {
2163                 ac->ac_criteria = cr;
2164                 /*
2165                  * searching for the right group start
2166                  * from the goal value specified
2167                  */
2168                 group = ac->ac_g_ex.fe_group;
2169
2170                 for (i = 0; i < ngroups; group++, i++) {
2171                         int ret = 0;
2172                         cond_resched();
2173                         /*
2174                          * Artificially restricted ngroups for non-extent
2175                          * files makes group > ngroups possible on first loop.
2176                          */
2177                         if (group >= ngroups)
2178                                 group = 0;
2179
2180                         /* This now checks without needing the buddy page */
2181                         ret = ext4_mb_good_group(ac, group, cr);
2182                         if (ret <= 0) {
2183                                 if (!first_err)
2184                                         first_err = ret;
2185                                 continue;
2186                         }
2187
2188                         err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2189                         if (err)
2190                                 goto out;
2191
2192                         ext4_lock_group(sb, group);
2193
2194                         /*
2195                          * We need to check again after locking the
2196                          * block group
2197                          */
2198                         ret = ext4_mb_good_group(ac, group, cr);
2199                         if (ret <= 0) {
2200                                 ext4_unlock_group(sb, group);
2201                                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2202                                 if (!first_err)
2203                                         first_err = ret;
2204                                 continue;
2205                         }
2206
2207                         ac->ac_groups_scanned++;
2208                         if (cr == 0)
2209                                 ext4_mb_simple_scan_group(ac, &e4b);
2210                         else if (cr == 1 && sbi->s_stripe &&
2211                                         !(ac->ac_g_ex.fe_len % sbi->s_stripe))
2212                                 ext4_mb_scan_aligned(ac, &e4b);
2213                         else
2214                                 ext4_mb_complex_scan_group(ac, &e4b);
2215
2216                         ext4_unlock_group(sb, group);
2217                         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2218
2219                         if (ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE)
2220                                 break;
2221                 }
2222         }
2223
2224         if (ac->ac_b_ex.fe_len > 0 && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND &&
2225             !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
2226                 /*
2227                  * We've been searching too long. Let's try to allocate
2228                  * the best chunk we've found so far
2229                  */
2230
2231                 ext4_mb_try_best_found(ac, &e4b);
2232                 if (ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND) {
2233                         /*
2234                          * Someone more lucky has already allocated it.
2235                          * The only thing we can do is just take first
2236                          * found block(s)
2237                         printk(KERN_DEBUG "EXT4-fs: someone won our chunk\n");
2238                          */
2239                         ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
2240                         ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
2241                         ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
2242                         ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
2243                         ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_FIRST;
2244                         cr = 3;
2245                         atomic_inc(&sbi->s_mb_lost_chunks);
2246                         goto repeat;
2247                 }
2248         }
2249 out:
2250         if (!err && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND && first_err)
2251                 err = first_err;
2252         return err;
2253 }
2254
2255 static void *ext4_mb_seq_groups_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
2256 {
2257         struct super_block *sb = PDE_DATA(file_inode(seq->file));
2258         ext4_group_t group;
2259
2260         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2261                 return NULL;
2262         group = *pos + 1;
2263         return (void *) ((unsigned long) group);
2264 }
2265
2266 static void *ext4_mb_seq_groups_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
2267 {
2268         struct super_block *sb = PDE_DATA(file_inode(seq->file));
2269         ext4_group_t group;
2270
2271         ++*pos;
2272         if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
2273                 return NULL;
2274         group = *pos + 1;
2275         return (void *) ((unsigned long) group);
2276 }
2277
2278 static int ext4_mb_seq_groups_show(struct seq_file *seq, void *v)
2279 {
2280         struct super_block *sb = PDE_DATA(file_inode(seq->file));
2281         ext4_group_t group = (ext4_group_t) ((unsigned long) v);
2282         int i;
2283         int err, buddy_loaded = 0;
2284         struct ext4_buddy e4b;
2285         struct ext4_group_info *grinfo;
2286         unsigned char blocksize_bits = min_t(unsigned char,
2287                                              sb->s_blocksize_bits,
2288                                              EXT4_MAX_BLOCK_LOG_SIZE);
2289         struct sg {
2290                 struct ext4_group_info info;
2291                 ext4_grpblk_t counters[EXT4_MAX_BLOCK_LOG_SIZE + 2];
2292         } sg;
2293
2294         group--;
2295         if (group == 0)
2296                 seq_puts(seq, "#group: free  frags first ["
2297                               " 2^0   2^1   2^2   2^3   2^4   2^5   2^6  "
2298                               " 2^7   2^8   2^9   2^10  2^11  2^12  2^13  ]\n");
2299
2300         i = (blocksize_bits + 2) * sizeof(sg.info.bb_counters[0]) +
2301                 sizeof(struct ext4_group_info);
2302
2303         grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
2304         /* Load the group info in memory only if not already loaded. */
2305         if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo))) {
2306                 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
2307                 if (err) {
2308                         seq_printf(seq, "#%-5u: I/O error\n", group);
2309                         return 0;
2310                 }
2311                 buddy_loaded = 1;
2312         }
2313
2314         memcpy(&sg, ext4_get_group_info(sb, group), i);
2315
2316         if (buddy_loaded)
2317                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2318
2319         seq_printf(seq, "#%-5u: %-5u %-5u %-5u [", group, sg.info.bb_free,
2320                         sg.info.bb_fragments, sg.info.bb_first_free);
2321         for (i = 0; i <= 13; i++)
2322                 seq_printf(seq, " %-5u", i <= blocksize_bits + 1 ?
2323                                 sg.info.bb_counters[i] : 0);
2324         seq_printf(seq, " ]\n");
2325
2326         return 0;
2327 }
2328
2329 static void ext4_mb_seq_groups_stop(struct seq_file *seq, void *v)
2330 {
2331 }
2332
2333 const struct seq_operations ext4_mb_seq_groups_ops = {
2334         .start  = ext4_mb_seq_groups_start,
2335         .next   = ext4_mb_seq_groups_next,
2336         .stop   = ext4_mb_seq_groups_stop,
2337         .show   = ext4_mb_seq_groups_show,
2338 };
2339
2340 static struct kmem_cache *get_groupinfo_cache(int blocksize_bits)
2341 {
2342         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2343         struct kmem_cache *cachep = ext4_groupinfo_caches[cache_index];
2344
2345         BUG_ON(!cachep);
2346         return cachep;
2347 }
2348
2349 /*
2350  * Allocate the top-level s_group_info array for the specified number
2351  * of groups
2352  */
2353 int ext4_mb_alloc_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t ngroups)
2354 {
2355         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2356         unsigned size;
2357         struct ext4_group_info ***new_groupinfo;
2358
2359         size = (ngroups + EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2360                 EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2361         if (size <= sbi->s_group_info_size)
2362                 return 0;
2363
2364         size = roundup_pow_of_two(sizeof(*sbi->s_group_info) * size);
2365         new_groupinfo = kvzalloc(size, GFP_KERNEL);
2366         if (!new_groupinfo) {
2367                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy meta group");
2368                 return -ENOMEM;
2369         }
2370         if (sbi->s_group_info) {
2371                 memcpy(new_groupinfo, sbi->s_group_info,
2372                        sbi->s_group_info_size * sizeof(*sbi->s_group_info));
2373                 kvfree(sbi->s_group_info);
2374         }
2375         sbi->s_group_info = new_groupinfo;
2376         sbi->s_group_info_size = size / sizeof(*sbi->s_group_info);
2377         ext4_debug("allocated s_groupinfo array for %d meta_bg's\n", 
2378                    sbi->s_group_info_size);
2379         return 0;
2380 }
2381
2382 /* Create and initialize ext4_group_info data for the given group. */
2383 int ext4_mb_add_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
2384                           struct ext4_group_desc *desc)
2385 {
2386         int i;
2387         int metalen = 0;
2388         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2389         struct ext4_group_info **meta_group_info;
2390         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2391
2392         /*
2393          * First check if this group is the first of a reserved block.
2394          * If it's true, we have to allocate a new table of pointers
2395          * to ext4_group_info structures
2396          */
2397         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2398                 metalen = sizeof(*meta_group_info) <<
2399                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2400                 meta_group_info = kmalloc(metalen, GFP_NOFS);
2401                 if (meta_group_info == NULL) {
2402                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate mem "
2403                                  "for a buddy group");
2404                         goto exit_meta_group_info;
2405                 }
2406                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] =
2407                         meta_group_info;
2408         }
2409
2410         meta_group_info =
2411                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)];
2412         i = group & (EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1);
2413
2414         meta_group_info[i] = kmem_cache_zalloc(cachep, GFP_NOFS);
2415         if (meta_group_info[i] == NULL) {
2416                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy mem");
2417                 goto exit_group_info;
2418         }
2419         set_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT,
2420                 &(meta_group_info[i]->bb_state));
2421
2422         /*
2423          * initialize bb_free to be able to skip
2424          * empty groups without initialization
2425          */
2426         if (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2427                 meta_group_info[i]->bb_free =
2428                         ext4_free_clusters_after_init(sb, group, desc);
2429         } else {
2430                 meta_group_info[i]->bb_free =
2431                         ext4_free_group_clusters(sb, desc);
2432         }
2433
2434         INIT_LIST_HEAD(&meta_group_info[i]->bb_prealloc_list);
2435         init_rwsem(&meta_group_info[i]->alloc_sem);
2436         meta_group_info[i]->bb_free_root = RB_ROOT;
2437         meta_group_info[i]->bb_largest_free_order = -1;  /* uninit */
2438
2439 #ifdef DOUBLE_CHECK
2440         {
2441                 struct buffer_head *bh;
2442                 meta_group_info[i]->bb_bitmap =
2443                         kmalloc(sb->s_blocksize, GFP_NOFS);
2444                 BUG_ON(meta_group_info[i]->bb_bitmap == NULL);
2445                 bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
2446                 BUG_ON(IS_ERR_OR_NULL(bh));
2447                 memcpy(meta_group_info[i]->bb_bitmap, bh->b_data,
2448                         sb->s_blocksize);
2449                 put_bh(bh);
2450         }
2451 #endif
2452
2453         return 0;
2454
2455 exit_group_info:
2456         /* If a meta_group_info table has been allocated, release it now */
2457         if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
2458                 kfree(sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)]);
2459                 sbi->s_group_info[group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb)] = NULL;
2460         }
2461 exit_meta_group_info:
2462         return -ENOMEM;
2463 } /* ext4_mb_add_groupinfo */
2464
2465 static int ext4_mb_init_backend(struct super_block *sb)
2466 {
2467         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2468         ext4_group_t i;
2469         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2470         int err;
2471         struct ext4_group_desc *desc;
2472         struct kmem_cache *cachep;
2473
2474         err = ext4_mb_alloc_groupinfo(sb, ngroups);
2475         if (err)
2476                 return err;
2477
2478         sbi->s_buddy_cache = new_inode(sb);
2479         if (sbi->s_buddy_cache == NULL) {
2480                 ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't get new inode");
2481                 goto err_freesgi;
2482         }
2483         /* To avoid potentially colliding with an valid on-disk inode number,
2484          * use EXT4_BAD_INO for the buddy cache inode number.  This inode is
2485          * not in the inode hash, so it should never be found by iget(), but
2486          * this will avoid confusion if it ever shows up during debugging. */
2487         sbi->s_buddy_cache->i_ino = EXT4_BAD_INO;
2488         EXT4_I(sbi->s_buddy_cache)->i_disksize = 0;
2489         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2490                 desc = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
2491                 if (desc == NULL) {
2492                         ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't read descriptor %u", i);
2493                         goto err_freebuddy;
2494                 }
2495                 if (ext4_mb_add_groupinfo(sb, i, desc) != 0)
2496                         goto err_freebuddy;
2497         }
2498
2499         return 0;
2500
2501 err_freebuddy:
2502         cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2503         while (i-- > 0)
2504                 kmem_cache_free(cachep, ext4_get_group_info(sb, i));
2505         i = sbi->s_group_info_size;
2506         while (i-- > 0)
2507                 kfree(sbi->s_group_info[i]);
2508         iput(sbi->s_buddy_cache);
2509 err_freesgi:
2510         kvfree(sbi->s_group_info);
2511         return -ENOMEM;
2512 }
2513
2514 static void ext4_groupinfo_destroy_slabs(void)
2515 {
2516         int i;
2517
2518         for (i = 0; i < NR_GRPINFO_CACHES; i++) {
2519                 kmem_cache_destroy(ext4_groupinfo_caches[i]);
2520                 ext4_groupinfo_caches[i] = NULL;
2521         }
2522 }
2523
2524 static int ext4_groupinfo_create_slab(size_t size)
2525 {
2526         static DEFINE_MUTEX(ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2527         int slab_size;
2528         int blocksize_bits = order_base_2(size);
2529         int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
2530         struct kmem_cache *cachep;
2531
2532         if (cache_index >= NR_GRPINFO_CACHES)
2533                 return -EINVAL;
2534
2535         if (unlikely(cache_index < 0))
2536                 cache_index = 0;
2537
2538         mutex_lock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2539         if (ext4_groupinfo_caches[cache_index]) {
2540                 mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2541                 return 0;       /* Already created */
2542         }
2543
2544         slab_size = offsetof(struct ext4_group_info,
2545                                 bb_counters[blocksize_bits + 2]);
2546
2547         cachep = kmem_cache_create(ext4_groupinfo_slab_names[cache_index],
2548                                         slab_size, 0, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT,
2549                                         NULL);
2550
2551         ext4_groupinfo_caches[cache_index] = cachep;
2552
2553         mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
2554         if (!cachep) {
2555                 printk(KERN_EMERG
2556                        "EXT4-fs: no memory for groupinfo slab cache\n");
2557                 return -ENOMEM;
2558         }
2559
2560         return 0;
2561 }
2562
2563 int ext4_mb_init(struct super_block *sb)
2564 {
2565         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2566         unsigned i, j;
2567         unsigned offset, offset_incr;
2568         unsigned max;
2569         int ret;
2570
2571         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_offsets);
2572
2573         sbi->s_mb_offsets = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2574         if (sbi->s_mb_offsets == NULL) {
2575                 ret = -ENOMEM;
2576                 goto out;
2577         }
2578
2579         i = (sb->s_blocksize_bits + 2) * sizeof(*sbi->s_mb_maxs);
2580         sbi->s_mb_maxs = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
2581         if (sbi->s_mb_maxs == NULL) {
2582                 ret = -ENOMEM;
2583                 goto out;
2584         }
2585
2586         ret = ext4_groupinfo_create_slab(sb->s_blocksize);
2587         if (ret < 0)
2588                 goto out;
2589
2590         /* order 0 is regular bitmap */
2591         sbi->s_mb_maxs[0] = sb->s_blocksize << 3;
2592         sbi->s_mb_offsets[0] = 0;
2593
2594         i = 1;
2595         offset = 0;
2596         offset_incr = 1 << (sb->s_blocksize_bits - 1);
2597         max = sb->s_blocksize << 2;
2598         do {
2599                 sbi->s_mb_offsets[i] = offset;
2600                 sbi->s_mb_maxs[i] = max;
2601                 offset += offset_incr;
2602                 offset_incr = offset_incr >> 1;
2603                 max = max >> 1;
2604                 i++;
2605         } while (i <= sb->s_blocksize_bits + 1);
2606
2607         spin_lock_init(&sbi->s_md_lock);
2608         spin_lock_init(&sbi->s_bal_lock);
2609         sbi->s_mb_free_pending = 0;
2610         INIT_LIST_HEAD(&sbi->s_freed_data_list);
2611
2612         sbi->s_mb_max_to_scan = MB_DEFAULT_MAX_TO_SCAN;
2613         sbi->s_mb_min_to_scan = MB_DEFAULT_MIN_TO_SCAN;
2614         sbi->s_mb_stats = MB_DEFAULT_STATS;
2615         sbi->s_mb_stream_request = MB_DEFAULT_STREAM_THRESHOLD;
2616         sbi->s_mb_order2_reqs = MB_DEFAULT_ORDER2_REQS;
2617         /*
2618          * The default group preallocation is 512, which for 4k block
2619          * sizes translates to 2 megabytes.  However for bigalloc file
2620          * systems, this is probably too big (i.e, if the cluster size
2621          * is 1 megabyte, then group preallocation size becomes half a
2622          * gigabyte!).  As a default, we will keep a two megabyte
2623          * group pralloc size for cluster sizes up to 64k, and after
2624          * that, we will force a minimum group preallocation size of
2625          * 32 clusters.  This translates to 8 megs when the cluster
2626          * size is 256k, and 32 megs when the cluster size is 1 meg,
2627          * which seems reasonable as a default.
2628          */
2629         sbi->s_mb_group_prealloc = max(MB_DEFAULT_GROUP_PREALLOC >>
2630                                        sbi->s_cluster_bits, 32);
2631         /*
2632          * If there is a s_stripe > 1, then we set the s_mb_group_prealloc
2633          * to the lowest multiple of s_stripe which is bigger than
2634          * the s_mb_group_prealloc as determined above. We want
2635          * the preallocation size to be an exact multiple of the
2636          * RAID stripe size so that preallocations don't fragment
2637          * the stripes.
2638          */
2639         if (sbi->s_stripe > 1) {
2640                 sbi->s_mb_group_prealloc = roundup(
2641                         sbi->s_mb_group_prealloc, sbi->s_stripe);
2642         }
2643
2644         sbi->s_locality_groups = alloc_percpu(struct ext4_locality_group);
2645         if (sbi->s_locality_groups == NULL) {
2646                 ret = -ENOMEM;
2647                 goto out;
2648         }
2649         for_each_possible_cpu(i) {
2650                 struct ext4_locality_group *lg;
2651                 lg = per_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups, i);
2652                 mutex_init(&lg->lg_mutex);
2653                 for (j = 0; j < PREALLOC_TB_SIZE; j++)
2654                         INIT_LIST_HEAD(&lg->lg_prealloc_list[j]);
2655                 spin_lock_init(&lg->lg_prealloc_lock);
2656         }
2657
2658         /* init file for buddy data */
2659         ret = ext4_mb_init_backend(sb);
2660         if (ret != 0)
2661                 goto out_free_locality_groups;
2662
2663         return 0;
2664
2665 out_free_locality_groups:
2666         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2667         sbi->s_locality_groups = NULL;
2668 out:
2669         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2670         sbi->s_mb_offsets = NULL;
2671         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2672         sbi->s_mb_maxs = NULL;
2673         return ret;
2674 }
2675
2676 /* need to called with the ext4 group lock held */
2677 static void ext4_mb_cleanup_pa(struct ext4_group_info *grp)
2678 {
2679         struct ext4_prealloc_space *pa;
2680         struct list_head *cur, *tmp;
2681         int count = 0;
2682
2683         list_for_each_safe(cur, tmp, &grp->bb_prealloc_list) {
2684                 pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
2685                 list_del(&pa->pa_group_list);
2686                 count++;
2687                 kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
2688         }
2689         if (count)
2690                 mb_debug(1, "mballoc: %u PAs left\n", count);
2691
2692 }
2693
2694 int ext4_mb_release(struct super_block *sb)
2695 {
2696         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
2697         ext4_group_t i;
2698         int num_meta_group_infos;
2699         struct ext4_group_info *grinfo;
2700         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2701         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
2702
2703         if (sbi->s_group_info) {
2704                 for (i = 0; i < ngroups; i++) {
2705                         grinfo = ext4_get_group_info(sb, i);
2706 #ifdef DOUBLE_CHECK
2707                         kfree(grinfo->bb_bitmap);
2708 #endif
2709                         ext4_lock_group(sb, i);
2710                         ext4_mb_cleanup_pa(grinfo);
2711                         ext4_unlock_group(sb, i);
2712                         kmem_cache_free(cachep, grinfo);
2713                 }
2714                 num_meta_group_infos = (ngroups +
2715                                 EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
2716                         EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
2717                 for (i = 0; i < num_meta_group_infos; i++)
2718                         kfree(sbi->s_group_info[i]);
2719                 kvfree(sbi->s_group_info);
2720         }
2721         kfree(sbi->s_mb_offsets);
2722         kfree(sbi->s_mb_maxs);
2723         iput(sbi->s_buddy_cache);
2724         if (sbi->s_mb_stats) {
2725                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2726                        "mballoc: %u blocks %u reqs (%u success)",
2727                                 atomic_read(&sbi->s_bal_allocated),
2728                                 atomic_read(&sbi->s_bal_reqs),
2729                                 atomic_read(&sbi->s_bal_success));
2730                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2731                       "mballoc: %u extents scanned, %u goal hits, "
2732                                 "%u 2^N hits, %u breaks, %u lost",
2733                                 atomic_read(&sbi->s_bal_ex_scanned),
2734                                 atomic_read(&sbi->s_bal_goals),
2735                                 atomic_read(&sbi->s_bal_2orders),
2736                                 atomic_read(&sbi->s_bal_breaks),
2737                                 atomic_read(&sbi->s_mb_lost_chunks));
2738                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2739                        "mballoc: %lu generated and it took %Lu",
2740                                 sbi->s_mb_buddies_generated,
2741                                 sbi->s_mb_generation_time);
2742                 ext4_msg(sb, KERN_INFO,
2743                        "mballoc: %u preallocated, %u discarded",
2744                                 atomic_read(&sbi->s_mb_preallocated),
2745                                 atomic_read(&sbi->s_mb_discarded));
2746         }
2747
2748         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
2749
2750         return 0;
2751 }
2752
2753 static inline int ext4_issue_discard(struct super_block *sb,
2754                 ext4_group_t block_group, ext4_grpblk_t cluster, int count,
2755                 struct bio **biop)
2756 {
2757         ext4_fsblk_t discard_block;
2758
2759         discard_block = (EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), cluster) +
2760                          ext4_group_first_block_no(sb, block_group));
2761         count = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), count);
2762         trace_ext4_discard_blocks(sb,
2763                         (unsigned long long) discard_block, count);
2764         if (biop) {
2765                 return __blkdev_issue_discard(sb->s_bdev,
2766                         (sector_t)discard_block << (sb->s_blocksize_bits - 9),
2767                         (sector_t)count << (sb->s_blocksize_bits - 9),
2768                         GFP_NOFS, 0, biop);
2769         } else
2770                 return sb_issue_discard(sb, discard_block, count, GFP_NOFS, 0);
2771 }
2772
2773 static void ext4_free_data_in_buddy(struct super_block *sb,
2774                                     struct ext4_free_data *entry)
2775 {
2776         struct ext4_buddy e4b;
2777         struct ext4_group_info *db;
2778         int err, count = 0, count2 = 0;
2779
2780         mb_debug(1, "gonna free %u blocks in group %u (0x%p):",
2781                  entry->efd_count, entry->efd_group, entry);
2782
2783         err = ext4_mb_load_buddy(sb, entry->efd_group, &e4b);
2784         /* we expect to find existing buddy because it's pinned */
2785         BUG_ON(err != 0);
2786
2787         spin_lock(&EXT4_SB(sb)->s_md_lock);
2788         EXT4_SB(sb)->s_mb_free_pending -= entry->efd_count;
2789         spin_unlock(&EXT4_SB(sb)->s_md_lock);
2790
2791         db = e4b.bd_info;
2792         /* there are blocks to put in buddy to make them really free */
2793         count += entry->efd_count;
2794         count2++;
2795         ext4_lock_group(sb, entry->efd_group);
2796         /* Take it out of per group rb tree */
2797         rb_erase(&entry->efd_node, &(db->bb_free_root));
2798         mb_free_blocks(NULL, &e4b, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);
2799
2800         /*
2801          * Clear the trimmed flag for the group so that the next
2802          * ext4_trim_fs can trim it.
2803          * If the volume is mounted with -o discard, online discard
2804          * is supported and the free blocks will be trimmed online.
2805          */
2806         if (!test_opt(sb, DISCARD))
2807                 EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(db);
2808
2809         if (!db->bb_free_root.rb_node) {
2810                 /* No more items in the per group rb tree
2811                  * balance refcounts from ext4_mb_free_metadata()
2812                  */
2813                 put_page(e4b.bd_buddy_page);
2814                 put_page(e4b.bd_bitmap_page);
2815         }
2816         ext4_unlock_group(sb, entry->efd_group);
2817         kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
2818         ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
2819
2820         mb_debug(1, "freed %u blocks in %u structures\n", count, count2);
2821 }
2822
2823 /*
2824  * This function is called by the jbd2 layer once the commit has finished,
2825  * so we know we can free the blocks that were released with that commit.
2826  */
2827 void ext4_process_freed_data(struct super_block *sb, tid_t commit_tid)
2828 {
2829         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
2830         struct ext4_free_data *entry, *tmp;
2831         struct bio *discard_bio = NULL;
2832         struct list_head freed_data_list;
2833         struct list_head *cut_pos = NULL;
2834         int err;
2835
2836         INIT_LIST_HEAD(&freed_data_list);
2837
2838         spin_lock(&sbi->s_md_lock);
2839         list_for_each_entry(entry, &sbi->s_freed_data_list, efd_list) {
2840                 if (entry->efd_tid != commit_tid)
2841                         break;
2842                 cut_pos = &entry->efd_list;
2843         }
2844         if (cut_pos)
2845                 list_cut_position(&freed_data_list, &sbi->s_freed_data_list,
2846                                   cut_pos);
2847         spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
2848
2849         if (test_opt(sb, DISCARD)) {
2850                 list_for_each_entry(entry, &freed_data_list, efd_list) {
2851                         err = ext4_issue_discard(sb, entry->efd_group,
2852                                                  entry->efd_start_cluster,
2853                                                  entry->efd_count,
2854                                                  &discard_bio);
2855                         if (err && err != -EOPNOTSUPP) {
2856                                 ext4_msg(sb, KERN_WARNING, "discard request in"
2857                                          " group:%d block:%d count:%d failed"
2858                                          " with %d", entry->efd_group,
2859                                          entry->efd_start_cluster,
2860                                          entry->efd_count, err);
2861                         } else if (err == -EOPNOTSUPP)
2862                                 break;
2863                 }
2864
2865                 if (discard_bio) {
2866                         submit_bio_wait(discard_bio);
2867                         bio_put(discard_bio);
2868                 }
2869         }
2870
2871         list_for_each_entry_safe(entry, tmp, &freed_data_list, efd_list)
2872                 ext4_free_data_in_buddy(sb, entry);
2873 }
2874
2875 int __init ext4_init_mballoc(void)
2876 {
2877         ext4_pspace_cachep = KMEM_CACHE(ext4_prealloc_space,
2878                                         SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2879         if (ext4_pspace_cachep == NULL)
2880                 return -ENOMEM;
2881
2882         ext4_ac_cachep = KMEM_CACHE(ext4_allocation_context,
2883                                     SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2884         if (ext4_ac_cachep == NULL) {
2885                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2886                 return -ENOMEM;
2887         }
2888
2889         ext4_free_data_cachep = KMEM_CACHE(ext4_free_data,
2890                                            SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
2891         if (ext4_free_data_cachep == NULL) {
2892                 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2893                 kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2894                 return -ENOMEM;
2895         }
2896         return 0;
2897 }
2898
2899 void ext4_exit_mballoc(void)
2900 {
2901         /*
2902          * Wait for completion of call_rcu()'s on ext4_pspace_cachep
2903          * before destroying the slab cache.
2904          */
2905         rcu_barrier();
2906         kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
2907         kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
2908         kmem_cache_destroy(ext4_free_data_cachep);
2909         ext4_groupinfo_destroy_slabs();
2910 }
2911
2912
2913 /*
2914  * Check quota and mark chosen space (ac->ac_b_ex) non-free in bitmaps
2915  * Returns 0 if success or error code
2916  */
2917 static noinline_for_stack int
2918 ext4_mb_mark_diskspace_used(struct ext4_allocation_context *ac,
2919                                 handle_t *handle, unsigned int reserv_clstrs)
2920 {
2921         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
2922         struct ext4_group_desc *gdp;
2923         struct buffer_head *gdp_bh;
2924         struct ext4_sb_info *sbi;
2925         struct super_block *sb;
2926         ext4_fsblk_t block;
2927         int err, len;
2928
2929         BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
2930         BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len <= 0);
2931
2932         sb = ac->ac_sb;
2933         sbi = EXT4_SB(sb);
2934
2935         bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2936         if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
2937                 err = PTR_ERR(bitmap_bh);
2938                 bitmap_bh = NULL;
2939                 goto out_err;
2940         }
2941
2942         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
2943         err = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
2944         if (err)
2945                 goto out_err;
2946
2947         err = -EIO;
2948         gdp = ext4_get_group_desc(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, &gdp_bh);
2949         if (!gdp)
2950                 goto out_err;
2951
2952         ext4_debug("using block group %u(%d)\n", ac->ac_b_ex.fe_group,
2953                         ext4_free_group_clusters(sb, gdp));
2954
2955         BUFFER_TRACE(gdp_bh, "get_write_access");
2956         err = ext4_journal_get_write_access(handle, gdp_bh);
2957         if (err)
2958                 goto out_err;
2959
2960         block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
2961
2962         len = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
2963         if (!ext4_data_block_valid(sbi, block, len)) {
2964                 ext4_error(sb, "Allocating blocks %llu-%llu which overlap "
2965                            "fs metadata", block, block+len);
2966                 /* File system mounted not to panic on error
2967                  * Fix the bitmap and return EFSCORRUPTED
2968                  * We leak some of the blocks here.
2969                  */
2970                 ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2971                 ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2972                               ac->ac_b_ex.fe_len);
2973                 ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2974                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
2975                 if (!err)
2976                         err = -EFSCORRUPTED;
2977                 goto out_err;
2978         }
2979
2980         ext4_lock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
2981 #ifdef AGGRESSIVE_CHECK
2982         {
2983                 int i;
2984                 for (i = 0; i < ac->ac_b_ex.fe_len; i++) {
2985                         BUG_ON(mb_test_bit(ac->ac_b_ex.fe_start + i,
2986                                                 bitmap_bh->b_data));
2987                 }
2988         }
2989 #endif
2990         ext4_set_bits(bitmap_bh->b_data, ac->ac_b_ex.fe_start,
2991                       ac->ac_b_ex.fe_len);
2992         if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
2993                 gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_BLOCK_UNINIT);
2994                 ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp,
2995                                              ext4_free_clusters_after_init(sb,
2996                                                 ac->ac_b_ex.fe_group, gdp));
2997         }
2998         len = ext4_free_group_clusters(sb, gdp) - ac->ac_b_ex.fe_len;
2999         ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp, len);
3000         ext4_block_bitmap_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp, bitmap_bh);
3001         ext4_group_desc_csum_set(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, gdp);
3002
3003         ext4_unlock_group(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
3004         percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter, ac->ac_b_ex.fe_len);
3005         /*
3006          * Now reduce the dirty block count also. Should not go negative
3007          */
3008         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED))
3009                 /* release all the reserved blocks if non delalloc */
3010                 percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
3011                                    reserv_clstrs);
3012
3013         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
3014                 ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi,
3015                                                           ac->ac_b_ex.fe_group);
3016                 atomic64_sub(ac->ac_b_ex.fe_len,
3017                              &sbi->s_flex_groups[flex_group].free_clusters);
3018         }
3019
3020         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
3021         if (err)
3022                 goto out_err;
3023         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gdp_bh);
3024
3025 out_err:
3026         brelse(bitmap_bh);
3027         return err;
3028 }
3029
3030 /*
3031  * here we normalize request for locality group
3032  * Group request are normalized to s_mb_group_prealloc, which goes to
3033  * s_strip if we set the same via mount option.
3034  * s_mb_group_prealloc can be configured via
3035  * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc
3036  *
3037  * XXX: should we try to preallocate more than the group has now?
3038  */
3039 static void ext4_mb_normalize_group_request(struct ext4_allocation_context *ac)
3040 {
3041         struct super_block *sb = ac->ac_sb;
3042         struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
3043
3044         BUG_ON(lg == NULL);
3045         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_SB(sb)->s_mb_group_prealloc;
3046         mb_debug(1, "#%u: goal %u blocks for locality group\n",
3047                 current->pid, ac->ac_g_ex.fe_len);
3048 }
3049
3050 /*
3051  * Normalization means making request better in terms of
3052  * size and alignment
3053  */
3054 static noinline_for_stack void
3055 ext4_mb_normalize_request(struct ext4_allocation_context *ac,
3056                                 struct ext4_allocation_request *ar)
3057 {
3058         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3059         int bsbits, max;
3060         ext4_lblk_t end;
3061         loff_t size, start_off;
3062         loff_t orig_size __maybe_unused;
3063         ext4_lblk_t start;
3064         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
3065         struct ext4_prealloc_space *pa;
3066
3067         /* do normalize only data requests, metadata requests
3068            do not need preallocation */
3069         if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
3070                 return;
3071
3072         /* sometime caller may want exact blocks */
3073         if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
3074                 return;
3075
3076         /* caller may indicate that preallocation isn't
3077          * required (it's a tail, for example) */
3078         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC)
3079                 return;
3080
3081         if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC) {
3082                 ext4_mb_normalize_group_request(ac);
3083                 return ;
3084         }
3085
3086         bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
3087
3088         /* first, let's learn actual file size
3089          * given current request is allocated */
3090         size = ac->ac_o_ex.fe_logical + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len);
3091         size = size << bsbits;
3092         if (size < i_size_read(ac->ac_inode))
3093                 size = i_size_read(ac->ac_inode);
3094         orig_size = size;
3095
3096         /* max size of free chunks */
3097         max = 2 << bsbits;
3098
3099 #define NRL_CHECK_SIZE(req, size, max, chunk_size)      \
3100                 (req <= (size) || max <= (chunk_size))
3101
3102         /* first, try to predict filesize */
3103         /* XXX: should this table be tunable? */
3104         start_off = 0;
3105         if (size <= 16 * 1024) {
3106                 size = 16 * 1024;
3107         } else if (size <= 32 * 1024) {
3108                 size = 32 * 1024;
3109         } else if (size <= 64 * 1024) {
3110                 size = 64 * 1024;
3111         } else if (size <= 128 * 1024) {
3112                 size = 128 * 1024;
3113         } else if (size <= 256 * 1024) {
3114                 size = 256 * 1024;
3115         } else if (size <= 512 * 1024) {
3116                 size = 512 * 1024;
3117         } else if (size <= 1024 * 1024) {
3118                 size = 1024 * 1024;
3119         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 4 * 1024 * 1024, max, 2 * 1024)) {
3120                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3121                                                 (21 - bsbits)) << 21;
3122                 size = 2 * 1024 * 1024;
3123         } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 8 * 1024 * 1024, max, 4 * 1024)) {
3124                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3125                                                         (22 - bsbits)) << 22;
3126                 size = 4 * 1024 * 1024;
3127         } else if (NRL_CHECK_SIZE(ac->ac_o_ex.fe_len,
3128                                         (8<<20)>>bsbits, max, 8 * 1024)) {
3129                 start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
3130                                                         (23 - bsbits)) << 23;
3131                 size = 8 * 1024 * 1024;
3132         } else {
3133                 start_off = (loff_t) ac->ac_o_ex.fe_logical << bsbits;
3134                 size      = (loff_t) EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3135                                               ac->ac_o_ex.fe_len) << bsbits;
3136         }
3137         size = size >> bsbits;
3138         start = start_off >> bsbits;
3139
3140         /* don't cover already allocated blocks in selected range */
3141         if (ar->pleft && start <= ar->lleft) {
3142                 size -= ar->lleft + 1 - start;
3143                 start = ar->lleft + 1;
3144         }
3145         if (ar->pright && start + size - 1 >= ar->lright)
3146                 size -= start + size - ar->lright;
3147
3148         /*
3149          * Trim allocation request for filesystems with artificially small
3150          * groups.
3151          */
3152         if (size > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb))
3153                 size = EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb);
3154
3155         end = start + size;
3156
3157         /* check we don't cross already preallocated blocks */
3158         rcu_read_lock();
3159         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3160                 ext4_lblk_t pa_end;
3161
3162                 if (pa->pa_deleted)
3163                         continue;
3164                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3165                 if (pa->pa_deleted) {
3166                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3167                         continue;
3168                 }
3169
3170                 pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3171                                                   pa->pa_len);
3172
3173                 /* PA must not overlap original request */
3174                 BUG_ON(!(ac->ac_o_ex.fe_logical >= pa_end ||
3175                         ac->ac_o_ex.fe_logical < pa->pa_lstart));
3176
3177                 /* skip PAs this normalized request doesn't overlap with */
3178                 if (pa->pa_lstart >= end || pa_end <= start) {
3179                         spin_unlock(&pa->pa_lock);
3180                         continue;
3181                 }
3182                 BUG_ON(pa->pa_lstart <= start && pa_end >= end);
3183
3184                 /* adjust start or end to be adjacent to this pa */
3185                 if (pa_end <= ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3186                         BUG_ON(pa_end < start);
3187                         start = pa_end;
3188                 } else if (pa->pa_lstart > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3189                         BUG_ON(pa->pa_lstart > end);
3190                         end = pa->pa_lstart;
3191                 }
3192                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3193         }
3194         rcu_read_unlock();
3195         size = end - start;
3196
3197         /* XXX: extra loop to check we really don't overlap preallocations */
3198         rcu_read_lock();
3199         list_for_each_entry_rcu(pa, &ei->i_prealloc_list, pa_inode_list) {
3200                 ext4_lblk_t pa_end;
3201
3202                 spin_lock(&pa->pa_lock);
3203                 if (pa->pa_deleted == 0) {
3204                         pa_end = pa->pa_lstart + EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
3205                                                           pa->pa_len);
3206                         BUG_ON(!(start >= pa_end || end <= pa->pa_lstart));
3207                 }
3208                 spin_unlock(&pa->pa_lock);
3209         }
3210         rcu_read_unlock();
3211
3212         if (start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
3213                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
3214                 ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR,
3215                          "start %lu, size %lu, fe_logical %lu",
3216                          (unsigned long) start, (unsigned long) size,
3217                          (unsigned long) ac->ac_o_ex.fe_logical);
3218                 BUG();
3219         }
3220         BUG_ON(size <= 0 || size > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
3221
3222         /* now prepare goal request */
3223
3224         /* XXX: is it better to align blocks WRT to logical
3225          * placement or satisfy big request as is */
3226         ac->ac_g_ex.fe_logical = start;
3227         ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_NUM_B2C(sbi, size);
3228
3229         /* define goal start in order to merge */
3230         if (ar->pright && (ar->lright == (start + size))) {
3231                 /* merge to the right */
3232                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pright - size,
3233                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3234                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3235                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3236         }
3237         if (ar->pleft && (ar->lleft + 1 == start)) {
3238                 /* merge to the left */
3239                 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pleft + 1,
3240                                                 &ac->ac_f_ex.fe_group,
3241                                                 &ac->ac_f_ex.fe_start);
3242                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
3243         }
3244
3245         mb_debug(1, "goal: %u(was %u) blocks at %u\n", (unsigned) size,
3246                 (unsigned) orig_size, (unsigned) start);
3247 }
3248
3249 static void ext4_mb_collect_stats(struct ext4_allocation_context *ac)
3250 {
3251         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3252
3253         if (sbi->s_mb_stats && ac->ac_g_ex.fe_len > 1) {
3254                 atomic_inc(&sbi->s_bal_reqs);
3255                 atomic_add(ac->ac_b_ex.fe_len, &sbi->s_bal_allocated);
3256                 if (ac->ac_b_ex.fe_len >= ac->ac_o_ex.fe_len)
3257                         atomic_inc(&sbi->s_bal_success);
3258                 atomic_add(ac->ac_found, &sbi->s_bal_ex_scanned);
3259                 if (ac->ac_g_ex.fe_start == ac->ac_b_ex.fe_start &&
3260                                 ac->ac_g_ex.fe_group == ac->ac_b_ex.fe_group)
3261                         atomic_inc(&sbi->s_bal_goals);
3262                 if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan)
3263                         atomic_inc(&sbi->s_bal_breaks);
3264         }
3265
3266         if (ac->ac_op == EXT4_MB_HISTORY_ALLOC)
3267                 trace_ext4_mballoc_alloc(ac);
3268         else
3269                 trace_ext4_mballoc_prealloc(ac);
3270 }
3271
3272 /*
3273  * Called on failure; free up any blocks from the inode PA for this
3274  * context.  We don't need this for MB_GROUP_PA because we only change
3275  * pa_free in ext4_mb_release_context(), but on failure, we've already
3276  * zeroed out ac->ac_b_ex.fe_len, so group_pa->pa_free is not changed.
3277  */
3278 static void ext4_discard_allocated_blocks(struct ext4_allocation_context *ac)
3279 {
3280         struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
3281         struct ext4_buddy e4b;
3282         int err;
3283
3284         if (pa == NULL) {
3285                 if (ac->ac_f_ex.fe_len == 0)
3286                         return;
3287                 err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group, &e4b);
3288                 if (err) {
3289                         /*
3290                          * This should never happen since we pin the
3291                          * pages in the ext4_allocation_context so
3292                          * ext4_mb_load_buddy() should never fail.
3293                          */
3294                         WARN(1, "mb_load_buddy failed (%d)", err);
3295                         return;
3296                 }
3297                 ext4_lock_group(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group);
3298                 mb_free_blocks(ac->ac_inode, &e4b, ac->ac_f_ex.fe_start,
3299                                ac->ac_f_ex.fe_len);
3300                 ext4_unlock_group(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group);
3301                 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
3302                 return;
3303         }
3304         if (pa->pa_type == MB_INODE_PA)
3305                 pa->pa_free += ac->ac_b_ex.fe_len;
3306 }
3307
3308 /*
3309  * use blocks preallocated to inode
3310  */
3311 static void ext4_mb_use_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3312                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3313 {
3314         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
3315         ext4_fsblk_t start;
3316         ext4_fsblk_t end;
3317         int len;
3318
3319         /* found preallocated blocks, use them */
3320         start = pa->pa_pstart + (ac->ac_o_ex.fe_logical - pa->pa_lstart);
3321         end = min(pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len),
3322                   start + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len));
3323         len = EXT4_NUM_B2C(sbi, end - start);
3324         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, start, &ac->ac_b_ex.fe_group,
3325                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3326         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3327         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3328         ac->ac_pa = pa;
3329
3330         BUG_ON(start < pa->pa_pstart);
3331         BUG_ON(end > pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len));
3332         BUG_ON(pa->pa_free < len);
3333         pa->pa_free -= len;
3334
3335         mb_debug(1, "use %llu/%u from inode pa %p\n", start, len, pa);
3336 }
3337
3338 /*
3339  * use blocks preallocated to locality group
3340  */
3341 static void ext4_mb_use_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
3342                                 struct ext4_prealloc_space *pa)
3343 {
3344         unsigned int len = ac->ac_o_ex.fe_len;
3345
3346         ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, pa->pa_pstart,
3347                                         &ac->ac_b_ex.fe_group,
3348                                         &ac->ac_b_ex.fe_start);
3349         ac->ac_b_ex.fe_len = len;
3350         ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
3351         ac->ac_pa = pa;
3352
3353         /* we don't correct pa_pstart or pa_plen here to avoid
3354          * possible race when the group is being loaded concurrently
3355          * instead we correct pa later, after blocks are marked
3356          * in on-disk bitmap -- see ext4_mb_release_context()
3357          * Other CPUs are prevented from allocating from this pa by lg_mutex
3358          */
3359         mb_debug(1, "use %u/%u from group pa %p\n", pa->pa_lstart-len, len, pa);
3360 }
3361
3362 /*
3363  * Return the prealloc space that have minimal distance
3364  * from the goal block. @cpa is the prealloc
3365  * space that is having currently known minimal distance
3366  * from the goal block.
3367  */
3368 static struct ext4_prealloc_space *
3369 ext4_mb_check_group_pa(ext4_fsblk_t goal_block,