ext4: Convert ext4_lock_group to use sb_bgl_lock
[safe/jmp/linux-2.6] / fs / ext4 / ialloc.c
1 /*
2  *  linux/fs/ext4/ialloc.c
3  *
4  * Copyright (C) 1992, 1993, 1994, 1995
5  * Remy Card (card@masi.ibp.fr)
6  * Laboratoire MASI - Institut Blaise Pascal
7  * Universite Pierre et Marie Curie (Paris VI)
8  *
9  *  BSD ufs-inspired inode and directory allocation by
10  *  Stephen Tweedie (sct@redhat.com), 1993
11  *  Big-endian to little-endian byte-swapping/bitmaps by
12  *        David S. Miller (davem@caip.rutgers.edu), 1995
13  */
14
15 #include <linux/time.h>
16 #include <linux/fs.h>
17 #include <linux/jbd2.h>
18 #include <linux/stat.h>
19 #include <linux/string.h>
20 #include <linux/quotaops.h>
21 #include <linux/buffer_head.h>
22 #include <linux/random.h>
23 #include <linux/bitops.h>
24 #include <linux/blkdev.h>
25 #include <asm/byteorder.h>
26 #include "ext4.h"
27 #include "ext4_jbd2.h"
28 #include "xattr.h"
29 #include "acl.h"
30
31 /*
32  * ialloc.c contains the inodes allocation and deallocation routines
33  */
34
35 /*
36  * The free inodes are managed by bitmaps.  A file system contains several
37  * blocks groups.  Each group contains 1 bitmap block for blocks, 1 bitmap
38  * block for inodes, N blocks for the inode table and data blocks.
39  *
40  * The file system contains group descriptors which are located after the
41  * super block.  Each descriptor contains the number of the bitmap block and
42  * the free blocks count in the block.
43  */
44
45 /*
46  * To avoid calling the atomic setbit hundreds or thousands of times, we only
47  * need to use it within a single byte (to ensure we get endianness right).
48  * We can use memset for the rest of the bitmap as there are no other users.
49  */
50 void mark_bitmap_end(int start_bit, int end_bit, char *bitmap)
51 {
52         int i;
53
54         if (start_bit >= end_bit)
55                 return;
56
57         ext4_debug("mark end bits +%d through +%d used\n", start_bit, end_bit);
58         for (i = start_bit; i < ((start_bit + 7) & ~7UL); i++)
59                 ext4_set_bit(i, bitmap);
60         if (i < end_bit)
61                 memset(bitmap + (i >> 3), 0xff, (end_bit - i) >> 3);
62 }
63
64 /* Initializes an uninitialized inode bitmap */
65 unsigned ext4_init_inode_bitmap(struct super_block *sb, struct buffer_head *bh,
66                                 ext4_group_t block_group,
67                                 struct ext4_group_desc *gdp)
68 {
69         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
70
71         J_ASSERT_BH(bh, buffer_locked(bh));
72
73         /* If checksum is bad mark all blocks and inodes use to prevent
74          * allocation, essentially implementing a per-group read-only flag. */
75         if (!ext4_group_desc_csum_verify(sbi, block_group, gdp)) {
76                 ext4_error(sb, __func__, "Checksum bad for group %u",
77                            block_group);
78                 ext4_free_blks_set(sb, gdp, 0);
79                 ext4_free_inodes_set(sb, gdp, 0);
80                 ext4_itable_unused_set(sb, gdp, 0);
81                 memset(bh->b_data, 0xff, sb->s_blocksize);
82                 return 0;
83         }
84
85         memset(bh->b_data, 0, (EXT4_INODES_PER_GROUP(sb) + 7) / 8);
86         mark_bitmap_end(EXT4_INODES_PER_GROUP(sb), sb->s_blocksize * 8,
87                         bh->b_data);
88
89         return EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
90 }
91
92 /*
93  * Read the inode allocation bitmap for a given block_group, reading
94  * into the specified slot in the superblock's bitmap cache.
95  *
96  * Return buffer_head of bitmap on success or NULL.
97  */
98 static struct buffer_head *
99 ext4_read_inode_bitmap(struct super_block *sb, ext4_group_t block_group)
100 {
101         struct ext4_group_desc *desc;
102         struct buffer_head *bh = NULL;
103         ext4_fsblk_t bitmap_blk;
104
105         desc = ext4_get_group_desc(sb, block_group, NULL);
106         if (!desc)
107                 return NULL;
108         bitmap_blk = ext4_inode_bitmap(sb, desc);
109         bh = sb_getblk(sb, bitmap_blk);
110         if (unlikely(!bh)) {
111                 ext4_error(sb, __func__,
112                             "Cannot read inode bitmap - "
113                             "block_group = %u, inode_bitmap = %llu",
114                             block_group, bitmap_blk);
115                 return NULL;
116         }
117         if (bitmap_uptodate(bh))
118                 return bh;
119
120         lock_buffer(bh);
121         if (bitmap_uptodate(bh)) {
122                 unlock_buffer(bh);
123                 return bh;
124         }
125         ext4_lock_group(sb, block_group);
126         if (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_INODE_UNINIT)) {
127                 ext4_init_inode_bitmap(sb, bh, block_group, desc);
128                 set_bitmap_uptodate(bh);
129                 set_buffer_uptodate(bh);
130                 ext4_unlock_group(sb, block_group);
131                 unlock_buffer(bh);
132                 return bh;
133         }
134         ext4_unlock_group(sb, block_group);
135         if (buffer_uptodate(bh)) {
136                 /*
137                  * if not uninit if bh is uptodate,
138                  * bitmap is also uptodate
139                  */
140                 set_bitmap_uptodate(bh);
141                 unlock_buffer(bh);
142                 return bh;
143         }
144         /*
145          * submit the buffer_head for read. We can
146          * safely mark the bitmap as uptodate now.
147          * We do it here so the bitmap uptodate bit
148          * get set with buffer lock held.
149          */
150         set_bitmap_uptodate(bh);
151         if (bh_submit_read(bh) < 0) {
152                 put_bh(bh);
153                 ext4_error(sb, __func__,
154                             "Cannot read inode bitmap - "
155                             "block_group = %u, inode_bitmap = %llu",
156                             block_group, bitmap_blk);
157                 return NULL;
158         }
159         return bh;
160 }
161
162 /*
163  * NOTE! When we get the inode, we're the only people
164  * that have access to it, and as such there are no
165  * race conditions we have to worry about. The inode
166  * is not on the hash-lists, and it cannot be reached
167  * through the filesystem because the directory entry
168  * has been deleted earlier.
169  *
170  * HOWEVER: we must make sure that we get no aliases,
171  * which means that we have to call "clear_inode()"
172  * _before_ we mark the inode not in use in the inode
173  * bitmaps. Otherwise a newly created file might use
174  * the same inode number (not actually the same pointer
175  * though), and then we'd have two inodes sharing the
176  * same inode number and space on the harddisk.
177  */
178 void ext4_free_inode(handle_t *handle, struct inode *inode)
179 {
180         struct super_block *sb = inode->i_sb;
181         int is_directory;
182         unsigned long ino;
183         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
184         struct buffer_head *bh2;
185         ext4_group_t block_group;
186         unsigned long bit;
187         struct ext4_group_desc *gdp;
188         struct ext4_super_block *es;
189         struct ext4_sb_info *sbi;
190         int fatal = 0, err, count, cleared;
191
192         if (atomic_read(&inode->i_count) > 1) {
193                 printk(KERN_ERR "ext4_free_inode: inode has count=%d\n",
194                        atomic_read(&inode->i_count));
195                 return;
196         }
197         if (inode->i_nlink) {
198                 printk(KERN_ERR "ext4_free_inode: inode has nlink=%d\n",
199                        inode->i_nlink);
200                 return;
201         }
202         if (!sb) {
203                 printk(KERN_ERR "ext4_free_inode: inode on "
204                        "nonexistent device\n");
205                 return;
206         }
207         sbi = EXT4_SB(sb);
208
209         ino = inode->i_ino;
210         ext4_debug("freeing inode %lu\n", ino);
211         trace_mark(ext4_free_inode,
212                    "dev %s ino %lu mode %d uid %lu gid %lu bocks %llu",
213                    sb->s_id, inode->i_ino, inode->i_mode,
214                    (unsigned long) inode->i_uid, (unsigned long) inode->i_gid,
215                    (unsigned long long) inode->i_blocks);
216
217         /*
218          * Note: we must free any quota before locking the superblock,
219          * as writing the quota to disk may need the lock as well.
220          */
221         vfs_dq_init(inode);
222         ext4_xattr_delete_inode(handle, inode);
223         vfs_dq_free_inode(inode);
224         vfs_dq_drop(inode);
225
226         is_directory = S_ISDIR(inode->i_mode);
227
228         /* Do this BEFORE marking the inode not in use or returning an error */
229         clear_inode(inode);
230
231         es = EXT4_SB(sb)->s_es;
232         if (ino < EXT4_FIRST_INO(sb) || ino > le32_to_cpu(es->s_inodes_count)) {
233                 ext4_error(sb, "ext4_free_inode",
234                            "reserved or nonexistent inode %lu", ino);
235                 goto error_return;
236         }
237         block_group = (ino - 1) / EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
238         bit = (ino - 1) % EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
239         bitmap_bh = ext4_read_inode_bitmap(sb, block_group);
240         if (!bitmap_bh)
241                 goto error_return;
242
243         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "get_write_access");
244         fatal = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
245         if (fatal)
246                 goto error_return;
247
248         /* Ok, now we can actually update the inode bitmaps.. */
249         cleared = ext4_clear_bit_atomic(ext4_group_lock_ptr(sb, block_group),
250                                         bit, bitmap_bh->b_data);
251         if (!cleared)
252                 ext4_error(sb, "ext4_free_inode",
253                            "bit already cleared for inode %lu", ino);
254         else {
255                 gdp = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &bh2);
256
257                 BUFFER_TRACE(bh2, "get_write_access");
258                 fatal = ext4_journal_get_write_access(handle, bh2);
259                 if (fatal) goto error_return;
260
261                 if (gdp) {
262                         ext4_lock_group(sb, block_group);
263                         count = ext4_free_inodes_count(sb, gdp) + 1;
264                         ext4_free_inodes_set(sb, gdp, count);
265                         if (is_directory) {
266                                 count = ext4_used_dirs_count(sb, gdp) - 1;
267                                 ext4_used_dirs_set(sb, gdp, count);
268                                 if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
269                                         ext4_group_t f;
270
271                                         f = ext4_flex_group(sbi, block_group);
272                                         atomic_dec(&sbi->s_flex_groups[f].free_inodes);
273                                 }
274
275                         }
276                         gdp->bg_checksum = ext4_group_desc_csum(sbi,
277                                                         block_group, gdp);
278                         ext4_unlock_group(sb, block_group);
279                         percpu_counter_inc(&sbi->s_freeinodes_counter);
280                         if (is_directory)
281                                 percpu_counter_dec(&sbi->s_dirs_counter);
282
283                         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
284                                 ext4_group_t f;
285
286                                 f = ext4_flex_group(sbi, block_group);
287                                 atomic_inc(&sbi->s_flex_groups[f].free_inodes);
288                         }
289                 }
290                 BUFFER_TRACE(bh2, "call ext4_handle_dirty_metadata");
291                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bh2);
292                 if (!fatal) fatal = err;
293         }
294         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "call ext4_handle_dirty_metadata");
295         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
296         if (!fatal)
297                 fatal = err;
298         sb->s_dirt = 1;
299 error_return:
300         brelse(bitmap_bh);
301         ext4_std_error(sb, fatal);
302 }
303
304 /*
305  * There are two policies for allocating an inode.  If the new inode is
306  * a directory, then a forward search is made for a block group with both
307  * free space and a low directory-to-inode ratio; if that fails, then of
308  * the groups with above-average free space, that group with the fewest
309  * directories already is chosen.
310  *
311  * For other inodes, search forward from the parent directory\'s block
312  * group to find a free inode.
313  */
314 static int find_group_dir(struct super_block *sb, struct inode *parent,
315                                 ext4_group_t *best_group)
316 {
317         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
318         unsigned int freei, avefreei;
319         struct ext4_group_desc *desc, *best_desc = NULL;
320         ext4_group_t group;
321         int ret = -1;
322
323         freei = percpu_counter_read_positive(&EXT4_SB(sb)->s_freeinodes_counter);
324         avefreei = freei / ngroups;
325
326         for (group = 0; group < ngroups; group++) {
327                 desc = ext4_get_group_desc(sb, group, NULL);
328                 if (!desc || !ext4_free_inodes_count(sb, desc))
329                         continue;
330                 if (ext4_free_inodes_count(sb, desc) < avefreei)
331                         continue;
332                 if (!best_desc ||
333                     (ext4_free_blks_count(sb, desc) >
334                      ext4_free_blks_count(sb, best_desc))) {
335                         *best_group = group;
336                         best_desc = desc;
337                         ret = 0;
338                 }
339         }
340         return ret;
341 }
342
343 #define free_block_ratio 10
344
345 static int find_group_flex(struct super_block *sb, struct inode *parent,
346                            ext4_group_t *best_group)
347 {
348         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
349         struct ext4_group_desc *desc;
350         struct buffer_head *bh;
351         struct flex_groups *flex_group = sbi->s_flex_groups;
352         ext4_group_t parent_group = EXT4_I(parent)->i_block_group;
353         ext4_group_t parent_fbg_group = ext4_flex_group(sbi, parent_group);
354         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
355         int flex_size = ext4_flex_bg_size(sbi);
356         ext4_group_t best_flex = parent_fbg_group;
357         int blocks_per_flex = sbi->s_blocks_per_group * flex_size;
358         int flexbg_free_blocks;
359         int flex_freeb_ratio;
360         ext4_group_t n_fbg_groups;
361         ext4_group_t i;
362
363         n_fbg_groups = (ngroups + flex_size - 1) >>
364                 sbi->s_log_groups_per_flex;
365
366 find_close_to_parent:
367         flexbg_free_blocks = atomic_read(&flex_group[best_flex].free_blocks);
368         flex_freeb_ratio = flexbg_free_blocks * 100 / blocks_per_flex;
369         if (atomic_read(&flex_group[best_flex].free_inodes) &&
370             flex_freeb_ratio > free_block_ratio)
371                 goto found_flexbg;
372
373         if (best_flex && best_flex == parent_fbg_group) {
374                 best_flex--;
375                 goto find_close_to_parent;
376         }
377
378         for (i = 0; i < n_fbg_groups; i++) {
379                 if (i == parent_fbg_group || i == parent_fbg_group - 1)
380                         continue;
381
382                 flexbg_free_blocks = atomic_read(&flex_group[i].free_blocks);
383                 flex_freeb_ratio = flexbg_free_blocks * 100 / blocks_per_flex;
384
385                 if (flex_freeb_ratio > free_block_ratio &&
386                     (atomic_read(&flex_group[i].free_inodes))) {
387                         best_flex = i;
388                         goto found_flexbg;
389                 }
390
391                 if ((atomic_read(&flex_group[best_flex].free_inodes) == 0) ||
392                     ((atomic_read(&flex_group[i].free_blocks) >
393                       atomic_read(&flex_group[best_flex].free_blocks)) &&
394                      atomic_read(&flex_group[i].free_inodes)))
395                         best_flex = i;
396         }
397
398         if (!atomic_read(&flex_group[best_flex].free_inodes) ||
399             !atomic_read(&flex_group[best_flex].free_blocks))
400                 return -1;
401
402 found_flexbg:
403         for (i = best_flex * flex_size; i < ngroups &&
404                      i < (best_flex + 1) * flex_size; i++) {
405                 desc = ext4_get_group_desc(sb, i, &bh);
406                 if (ext4_free_inodes_count(sb, desc)) {
407                         *best_group = i;
408                         goto out;
409                 }
410         }
411
412         return -1;
413 out:
414         return 0;
415 }
416
417 struct orlov_stats {
418         __u32 free_inodes;
419         __u32 free_blocks;
420         __u32 used_dirs;
421 };
422
423 /*
424  * Helper function for Orlov's allocator; returns critical information
425  * for a particular block group or flex_bg.  If flex_size is 1, then g
426  * is a block group number; otherwise it is flex_bg number.
427  */
428 void get_orlov_stats(struct super_block *sb, ext4_group_t g,
429                        int flex_size, struct orlov_stats *stats)
430 {
431         struct ext4_group_desc *desc;
432         struct flex_groups *flex_group = EXT4_SB(sb)->s_flex_groups;
433
434         if (flex_size > 1) {
435                 stats->free_inodes = atomic_read(&flex_group[g].free_inodes);
436                 stats->free_blocks = atomic_read(&flex_group[g].free_blocks);
437                 stats->used_dirs = atomic_read(&flex_group[g].used_dirs);
438                 return;
439         }
440
441         desc = ext4_get_group_desc(sb, g, NULL);
442         if (desc) {
443                 stats->free_inodes = ext4_free_inodes_count(sb, desc);
444                 stats->free_blocks = ext4_free_blks_count(sb, desc);
445                 stats->used_dirs = ext4_used_dirs_count(sb, desc);
446         } else {
447                 stats->free_inodes = 0;
448                 stats->free_blocks = 0;
449                 stats->used_dirs = 0;
450         }
451 }
452
453 /*
454  * Orlov's allocator for directories.
455  *
456  * We always try to spread first-level directories.
457  *
458  * If there are blockgroups with both free inodes and free blocks counts
459  * not worse than average we return one with smallest directory count.
460  * Otherwise we simply return a random group.
461  *
462  * For the rest rules look so:
463  *
464  * It's OK to put directory into a group unless
465  * it has too many directories already (max_dirs) or
466  * it has too few free inodes left (min_inodes) or
467  * it has too few free blocks left (min_blocks) or
468  * Parent's group is preferred, if it doesn't satisfy these
469  * conditions we search cyclically through the rest. If none
470  * of the groups look good we just look for a group with more
471  * free inodes than average (starting at parent's group).
472  */
473
474 static int find_group_orlov(struct super_block *sb, struct inode *parent,
475                             ext4_group_t *group, int mode)
476 {
477         ext4_group_t parent_group = EXT4_I(parent)->i_block_group;
478         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
479         ext4_group_t real_ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
480         int inodes_per_group = EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
481         unsigned int freei, avefreei;
482         ext4_fsblk_t freeb, avefreeb;
483         unsigned int ndirs;
484         int max_dirs, min_inodes;
485         ext4_grpblk_t min_blocks;
486         ext4_group_t i, grp, g, ngroups;
487         struct ext4_group_desc *desc;
488         struct orlov_stats stats;
489         int flex_size = ext4_flex_bg_size(sbi);
490
491         ngroups = real_ngroups;
492         if (flex_size > 1) {
493                 ngroups = (real_ngroups + flex_size - 1) >>
494                         sbi->s_log_groups_per_flex;
495                 parent_group >>= sbi->s_log_groups_per_flex;
496         }
497
498         freei = percpu_counter_read_positive(&sbi->s_freeinodes_counter);
499         avefreei = freei / ngroups;
500         freeb = percpu_counter_read_positive(&sbi->s_freeblocks_counter);
501         avefreeb = freeb;
502         do_div(avefreeb, ngroups);
503         ndirs = percpu_counter_read_positive(&sbi->s_dirs_counter);
504
505         if (S_ISDIR(mode) &&
506             ((parent == sb->s_root->d_inode) ||
507              (EXT4_I(parent)->i_flags & EXT4_TOPDIR_FL))) {
508                 int best_ndir = inodes_per_group;
509                 int ret = -1;
510
511                 get_random_bytes(&grp, sizeof(grp));
512                 parent_group = (unsigned)grp % ngroups;
513                 for (i = 0; i < ngroups; i++) {
514                         g = (parent_group + i) % ngroups;
515                         get_orlov_stats(sb, g, flex_size, &stats);
516                         if (!stats.free_inodes)
517                                 continue;
518                         if (stats.used_dirs >= best_ndir)
519                                 continue;
520                         if (stats.free_inodes < avefreei)
521                                 continue;
522                         if (stats.free_blocks < avefreeb)
523                                 continue;
524                         grp = g;
525                         ret = 0;
526                         best_ndir = stats.used_dirs;
527                 }
528                 if (ret)
529                         goto fallback;
530         found_flex_bg:
531                 if (flex_size == 1) {
532                         *group = grp;
533                         return 0;
534                 }
535
536                 /*
537                  * We pack inodes at the beginning of the flexgroup's
538                  * inode tables.  Block allocation decisions will do
539                  * something similar, although regular files will
540                  * start at 2nd block group of the flexgroup.  See
541                  * ext4_ext_find_goal() and ext4_find_near().
542                  */
543                 grp *= flex_size;
544                 for (i = 0; i < flex_size; i++) {
545                         if (grp+i >= real_ngroups)
546                                 break;
547                         desc = ext4_get_group_desc(sb, grp+i, NULL);
548                         if (desc && ext4_free_inodes_count(sb, desc)) {
549                                 *group = grp+i;
550                                 return 0;
551                         }
552                 }
553                 goto fallback;
554         }
555
556         max_dirs = ndirs / ngroups + inodes_per_group / 16;
557         min_inodes = avefreei - inodes_per_group*flex_size / 4;
558         if (min_inodes < 1)
559                 min_inodes = 1;
560         min_blocks = avefreeb - EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)*flex_size / 4;
561
562         /*
563          * Start looking in the flex group where we last allocated an
564          * inode for this parent directory
565          */
566         if (EXT4_I(parent)->i_last_alloc_group != ~0) {
567                 parent_group = EXT4_I(parent)->i_last_alloc_group;
568                 if (flex_size > 1)
569                         parent_group >>= sbi->s_log_groups_per_flex;
570         }
571
572         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
573                 grp = (parent_group + i) % ngroups;
574                 get_orlov_stats(sb, grp, flex_size, &stats);
575                 if (stats.used_dirs >= max_dirs)
576                         continue;
577                 if (stats.free_inodes < min_inodes)
578                         continue;
579                 if (stats.free_blocks < min_blocks)
580                         continue;
581                 goto found_flex_bg;
582         }
583
584 fallback:
585         ngroups = real_ngroups;
586         avefreei = freei / ngroups;
587 fallback_retry:
588         parent_group = EXT4_I(parent)->i_block_group;
589         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
590                 grp = (parent_group + i) % ngroups;
591                 desc = ext4_get_group_desc(sb, grp, NULL);
592                 if (desc && ext4_free_inodes_count(sb, desc) &&
593                     ext4_free_inodes_count(sb, desc) >= avefreei) {
594                         *group = grp;
595                         return 0;
596                 }
597         }
598
599         if (avefreei) {
600                 /*
601                  * The free-inodes counter is approximate, and for really small
602                  * filesystems the above test can fail to find any blockgroups
603                  */
604                 avefreei = 0;
605                 goto fallback_retry;
606         }
607
608         return -1;
609 }
610
611 static int find_group_other(struct super_block *sb, struct inode *parent,
612                             ext4_group_t *group, int mode)
613 {
614         ext4_group_t parent_group = EXT4_I(parent)->i_block_group;
615         ext4_group_t i, last, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
616         struct ext4_group_desc *desc;
617         int flex_size = ext4_flex_bg_size(EXT4_SB(sb));
618
619         /*
620          * Try to place the inode is the same flex group as its
621          * parent.  If we can't find space, use the Orlov algorithm to
622          * find another flex group, and store that information in the
623          * parent directory's inode information so that use that flex
624          * group for future allocations.
625          */
626         if (flex_size > 1) {
627                 int retry = 0;
628
629         try_again:
630                 parent_group &= ~(flex_size-1);
631                 last = parent_group + flex_size;
632                 if (last > ngroups)
633                         last = ngroups;
634                 for  (i = parent_group; i < last; i++) {
635                         desc = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
636                         if (desc && ext4_free_inodes_count(sb, desc)) {
637                                 *group = i;
638                                 return 0;
639                         }
640                 }
641                 if (!retry && EXT4_I(parent)->i_last_alloc_group != ~0) {
642                         retry = 1;
643                         parent_group = EXT4_I(parent)->i_last_alloc_group;
644                         goto try_again;
645                 }
646                 /*
647                  * If this didn't work, use the Orlov search algorithm
648                  * to find a new flex group; we pass in the mode to
649                  * avoid the topdir algorithms.
650                  */
651                 *group = parent_group + flex_size;
652                 if (*group > ngroups)
653                         *group = 0;
654                 return find_group_orlov(sb, parent, group, mode);
655         }
656
657         /*
658          * Try to place the inode in its parent directory
659          */
660         *group = parent_group;
661         desc = ext4_get_group_desc(sb, *group, NULL);
662         if (desc && ext4_free_inodes_count(sb, desc) &&
663                         ext4_free_blks_count(sb, desc))
664                 return 0;
665
666         /*
667          * We're going to place this inode in a different blockgroup from its
668          * parent.  We want to cause files in a common directory to all land in
669          * the same blockgroup.  But we want files which are in a different
670          * directory which shares a blockgroup with our parent to land in a
671          * different blockgroup.
672          *
673          * So add our directory's i_ino into the starting point for the hash.
674          */
675         *group = (*group + parent->i_ino) % ngroups;
676
677         /*
678          * Use a quadratic hash to find a group with a free inode and some free
679          * blocks.
680          */
681         for (i = 1; i < ngroups; i <<= 1) {
682                 *group += i;
683                 if (*group >= ngroups)
684                         *group -= ngroups;
685                 desc = ext4_get_group_desc(sb, *group, NULL);
686                 if (desc && ext4_free_inodes_count(sb, desc) &&
687                                 ext4_free_blks_count(sb, desc))
688                         return 0;
689         }
690
691         /*
692          * That failed: try linear search for a free inode, even if that group
693          * has no free blocks.
694          */
695         *group = parent_group;
696         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
697                 if (++*group >= ngroups)
698                         *group = 0;
699                 desc = ext4_get_group_desc(sb, *group, NULL);
700                 if (desc && ext4_free_inodes_count(sb, desc))
701                         return 0;
702         }
703
704         return -1;
705 }
706
707 /*
708  * claim the inode from the inode bitmap. If the group
709  * is uninit we need to take the groups's ext4_group_lock
710  * and clear the uninit flag. The inode bitmap update
711  * and group desc uninit flag clear should be done
712  * after holding ext4_group_lock so that ext4_read_inode_bitmap
713  * doesn't race with the ext4_claim_inode
714  */
715 static int ext4_claim_inode(struct super_block *sb,
716                         struct buffer_head *inode_bitmap_bh,
717                         unsigned long ino, ext4_group_t group, int mode)
718 {
719         int free = 0, retval = 0, count;
720         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
721         struct ext4_group_desc *gdp = ext4_get_group_desc(sb, group, NULL);
722
723         ext4_lock_group(sb, group);
724         if (ext4_set_bit(ino, inode_bitmap_bh->b_data)) {
725                 /* not a free inode */
726                 retval = 1;
727                 goto err_ret;
728         }
729         ino++;
730         if ((group == 0 && ino < EXT4_FIRST_INO(sb)) ||
731                         ino > EXT4_INODES_PER_GROUP(sb)) {
732                 ext4_unlock_group(sb, group);
733                 ext4_error(sb, __func__,
734                            "reserved inode or inode > inodes count - "
735                            "block_group = %u, inode=%lu", group,
736                            ino + group * EXT4_INODES_PER_GROUP(sb));
737                 return 1;
738         }
739         /* If we didn't allocate from within the initialized part of the inode
740          * table then we need to initialize up to this inode. */
741         if (EXT4_HAS_RO_COMPAT_FEATURE(sb, EXT4_FEATURE_RO_COMPAT_GDT_CSUM)) {
742
743                 if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_INODE_UNINIT)) {
744                         gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_INODE_UNINIT);
745                         /* When marking the block group with
746                          * ~EXT4_BG_INODE_UNINIT we don't want to depend
747                          * on the value of bg_itable_unused even though
748                          * mke2fs could have initialized the same for us.
749                          * Instead we calculated the value below
750                          */
751
752                         free = 0;
753                 } else {
754                         free = EXT4_INODES_PER_GROUP(sb) -
755                                 ext4_itable_unused_count(sb, gdp);
756                 }
757
758                 /*
759                  * Check the relative inode number against the last used
760                  * relative inode number in this group. if it is greater
761                  * we need to  update the bg_itable_unused count
762                  *
763                  */
764                 if (ino > free)
765                         ext4_itable_unused_set(sb, gdp,
766                                         (EXT4_INODES_PER_GROUP(sb) - ino));
767         }
768         count = ext4_free_inodes_count(sb, gdp) - 1;
769         ext4_free_inodes_set(sb, gdp, count);
770         if (S_ISDIR(mode)) {
771                 count = ext4_used_dirs_count(sb, gdp) + 1;
772                 ext4_used_dirs_set(sb, gdp, count);
773                 if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
774                         ext4_group_t f = ext4_flex_group(sbi, group);
775
776                         atomic_inc(&sbi->s_flex_groups[f].free_inodes);
777                 }
778         }
779         gdp->bg_checksum = ext4_group_desc_csum(sbi, group, gdp);
780 err_ret:
781         ext4_unlock_group(sb, group);
782         return retval;
783 }
784
785 /*
786  * There are two policies for allocating an inode.  If the new inode is
787  * a directory, then a forward search is made for a block group with both
788  * free space and a low directory-to-inode ratio; if that fails, then of
789  * the groups with above-average free space, that group with the fewest
790  * directories already is chosen.
791  *
792  * For other inodes, search forward from the parent directory's block
793  * group to find a free inode.
794  */
795 struct inode *ext4_new_inode(handle_t *handle, struct inode *dir, int mode)
796 {
797         struct super_block *sb;
798         struct buffer_head *inode_bitmap_bh = NULL;
799         struct buffer_head *group_desc_bh;
800         ext4_group_t ngroups, group = 0;
801         unsigned long ino = 0;
802         struct inode *inode;
803         struct ext4_group_desc *gdp = NULL;
804         struct ext4_inode_info *ei;
805         struct ext4_sb_info *sbi;
806         int ret2, err = 0;
807         struct inode *ret;
808         ext4_group_t i;
809         int free = 0;
810         static int once = 1;
811         ext4_group_t flex_group;
812
813         /* Cannot create files in a deleted directory */
814         if (!dir || !dir->i_nlink)
815                 return ERR_PTR(-EPERM);
816
817         sb = dir->i_sb;
818         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
819         trace_mark(ext4_request_inode, "dev %s dir %lu mode %d", sb->s_id,
820                    dir->i_ino, mode);
821         inode = new_inode(sb);
822         if (!inode)
823                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
824         ei = EXT4_I(inode);
825         sbi = EXT4_SB(sb);
826
827         if (sbi->s_log_groups_per_flex && test_opt(sb, OLDALLOC)) {
828                 ret2 = find_group_flex(sb, dir, &group);
829                 if (ret2 == -1) {
830                         ret2 = find_group_other(sb, dir, &group, mode);
831                         if (ret2 == 0 && once) {
832                                 once = 0;
833                                 printk(KERN_NOTICE "ext4: find_group_flex "
834                                        "failed, fallback succeeded dir %lu\n",
835                                        dir->i_ino);
836                         }
837                 }
838                 goto got_group;
839         }
840
841         if (S_ISDIR(mode)) {
842                 if (test_opt(sb, OLDALLOC))
843                         ret2 = find_group_dir(sb, dir, &group);
844                 else
845                         ret2 = find_group_orlov(sb, dir, &group, mode);
846         } else
847                 ret2 = find_group_other(sb, dir, &group, mode);
848
849 got_group:
850         EXT4_I(dir)->i_last_alloc_group = group;
851         err = -ENOSPC;
852         if (ret2 == -1)
853                 goto out;
854
855         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
856                 err = -EIO;
857
858                 gdp = ext4_get_group_desc(sb, group, &group_desc_bh);
859                 if (!gdp)
860                         goto fail;
861
862                 brelse(inode_bitmap_bh);
863                 inode_bitmap_bh = ext4_read_inode_bitmap(sb, group);
864                 if (!inode_bitmap_bh)
865                         goto fail;
866
867                 ino = 0;
868
869 repeat_in_this_group:
870                 ino = ext4_find_next_zero_bit((unsigned long *)
871                                               inode_bitmap_bh->b_data,
872                                               EXT4_INODES_PER_GROUP(sb), ino);
873
874                 if (ino < EXT4_INODES_PER_GROUP(sb)) {
875
876                         BUFFER_TRACE(inode_bitmap_bh, "get_write_access");
877                         err = ext4_journal_get_write_access(handle,
878                                                             inode_bitmap_bh);
879                         if (err)
880                                 goto fail;
881
882                         BUFFER_TRACE(group_desc_bh, "get_write_access");
883                         err = ext4_journal_get_write_access(handle,
884                                                                 group_desc_bh);
885                         if (err)
886                                 goto fail;
887                         if (!ext4_claim_inode(sb, inode_bitmap_bh,
888                                                 ino, group, mode)) {
889                                 /* we won it */
890                                 BUFFER_TRACE(inode_bitmap_bh,
891                                         "call ext4_handle_dirty_metadata");
892                                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle,
893                                                                  inode,
894                                                         inode_bitmap_bh);
895                                 if (err)
896                                         goto fail;
897                                 /* zero bit is inode number 1*/
898                                 ino++;
899                                 goto got;
900                         }
901                         /* we lost it */
902                         ext4_handle_release_buffer(handle, inode_bitmap_bh);
903                         ext4_handle_release_buffer(handle, group_desc_bh);
904
905                         if (++ino < EXT4_INODES_PER_GROUP(sb))
906                                 goto repeat_in_this_group;
907                 }
908
909                 /*
910                  * This case is possible in concurrent environment.  It is very
911                  * rare.  We cannot repeat the find_group_xxx() call because
912                  * that will simply return the same blockgroup, because the
913                  * group descriptor metadata has not yet been updated.
914                  * So we just go onto the next blockgroup.
915                  */
916                 if (++group == ngroups)
917                         group = 0;
918         }
919         err = -ENOSPC;
920         goto out;
921
922 got:
923         /* We may have to initialize the block bitmap if it isn't already */
924         if (EXT4_HAS_RO_COMPAT_FEATURE(sb, EXT4_FEATURE_RO_COMPAT_GDT_CSUM) &&
925             gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
926                 struct buffer_head *block_bitmap_bh;
927
928                 block_bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
929                 BUFFER_TRACE(block_bitmap_bh, "get block bitmap access");
930                 err = ext4_journal_get_write_access(handle, block_bitmap_bh);
931                 if (err) {
932                         brelse(block_bitmap_bh);
933                         goto fail;
934                 }
935
936                 free = 0;
937                 ext4_lock_group(sb, group);
938                 /* recheck and clear flag under lock if we still need to */
939                 if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
940                         free = ext4_free_blocks_after_init(sb, group, gdp);
941                         gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_BLOCK_UNINIT);
942                         ext4_free_blks_set(sb, gdp, free);
943                         gdp->bg_checksum = ext4_group_desc_csum(sbi, group,
944                                                                 gdp);
945                 }
946                 ext4_unlock_group(sb, group);
947
948                 /* Don't need to dirty bitmap block if we didn't change it */
949                 if (free) {
950                         BUFFER_TRACE(block_bitmap_bh, "dirty block bitmap");
951                         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle,
952                                                         NULL, block_bitmap_bh);
953                 }
954
955                 brelse(block_bitmap_bh);
956                 if (err)
957                         goto fail;
958         }
959         BUFFER_TRACE(group_desc_bh, "call ext4_handle_dirty_metadata");
960         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, group_desc_bh);
961         if (err)
962                 goto fail;
963
964         percpu_counter_dec(&sbi->s_freeinodes_counter);
965         if (S_ISDIR(mode))
966                 percpu_counter_inc(&sbi->s_dirs_counter);
967         sb->s_dirt = 1;
968
969         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
970                 flex_group = ext4_flex_group(sbi, group);
971                 atomic_dec(&sbi->s_flex_groups[flex_group].free_inodes);
972         }
973
974         inode->i_uid = current_fsuid();
975         if (test_opt(sb, GRPID))
976                 inode->i_gid = dir->i_gid;
977         else if (dir->i_mode & S_ISGID) {
978                 inode->i_gid = dir->i_gid;
979                 if (S_ISDIR(mode))
980                         mode |= S_ISGID;
981         } else
982                 inode->i_gid = current_fsgid();
983         inode->i_mode = mode;
984
985         inode->i_ino = ino + group * EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
986         /* This is the optimal IO size (for stat), not the fs block size */
987         inode->i_blocks = 0;
988         inode->i_mtime = inode->i_atime = inode->i_ctime = ei->i_crtime =
989                                                        ext4_current_time(inode);
990
991         memset(ei->i_data, 0, sizeof(ei->i_data));
992         ei->i_dir_start_lookup = 0;
993         ei->i_disksize = 0;
994
995         /*
996          * Don't inherit extent flag from directory, amongst others. We set
997          * extent flag on newly created directory and file only if -o extent
998          * mount option is specified
999          */
1000         ei->i_flags =
1001                 ext4_mask_flags(mode, EXT4_I(dir)->i_flags & EXT4_FL_INHERITED);
1002         ei->i_file_acl = 0;
1003         ei->i_dtime = 0;
1004         ei->i_block_group = group;
1005         ei->i_last_alloc_group = ~0;
1006
1007         ext4_set_inode_flags(inode);
1008         if (IS_DIRSYNC(inode))
1009                 ext4_handle_sync(handle);
1010         if (insert_inode_locked(inode) < 0) {
1011                 err = -EINVAL;
1012                 goto fail_drop;
1013         }
1014         spin_lock(&sbi->s_next_gen_lock);
1015         inode->i_generation = sbi->s_next_generation++;
1016         spin_unlock(&sbi->s_next_gen_lock);
1017
1018         ei->i_state = EXT4_STATE_NEW;
1019
1020         ei->i_extra_isize = EXT4_SB(sb)->s_want_extra_isize;
1021
1022         ret = inode;
1023         if (vfs_dq_alloc_inode(inode)) {
1024                 err = -EDQUOT;
1025                 goto fail_drop;
1026         }
1027
1028         err = ext4_init_acl(handle, inode, dir);
1029         if (err)
1030                 goto fail_free_drop;
1031
1032         err = ext4_init_security(handle, inode, dir);
1033         if (err)
1034                 goto fail_free_drop;
1035
1036         if (EXT4_HAS_INCOMPAT_FEATURE(sb, EXT4_FEATURE_INCOMPAT_EXTENTS)) {
1037                 /* set extent flag only for directory, file and normal symlink*/
1038                 if (S_ISDIR(mode) || S_ISREG(mode) || S_ISLNK(mode)) {
1039                         EXT4_I(inode)->i_flags |= EXT4_EXTENTS_FL;
1040                         ext4_ext_tree_init(handle, inode);
1041                 }
1042         }
1043
1044         err = ext4_mark_inode_dirty(handle, inode);
1045         if (err) {
1046                 ext4_std_error(sb, err);
1047                 goto fail_free_drop;
1048         }
1049
1050         ext4_debug("allocating inode %lu\n", inode->i_ino);
1051         trace_mark(ext4_allocate_inode, "dev %s ino %lu dir %lu mode %d",
1052                    sb->s_id, inode->i_ino, dir->i_ino, mode);
1053         goto really_out;
1054 fail:
1055         ext4_std_error(sb, err);
1056 out:
1057         iput(inode);
1058         ret = ERR_PTR(err);
1059 really_out:
1060         brelse(inode_bitmap_bh);
1061         return ret;
1062
1063 fail_free_drop:
1064         vfs_dq_free_inode(inode);
1065
1066 fail_drop:
1067         vfs_dq_drop(inode);
1068         inode->i_flags |= S_NOQUOTA;
1069         inode->i_nlink = 0;
1070         unlock_new_inode(inode);
1071         iput(inode);
1072         brelse(inode_bitmap_bh);
1073         return ERR_PTR(err);
1074 }
1075
1076 /* Verify that we are loading a valid orphan from disk */
1077 struct inode *ext4_orphan_get(struct super_block *sb, unsigned long ino)
1078 {
1079         unsigned long max_ino = le32_to_cpu(EXT4_SB(sb)->s_es->s_inodes_count);
1080         ext4_group_t block_group;
1081         int bit;
1082         struct buffer_head *bitmap_bh;
1083         struct inode *inode = NULL;
1084         long err = -EIO;
1085
1086         /* Error cases - e2fsck has already cleaned up for us */
1087         if (ino > max_ino) {
1088                 ext4_warning(sb, __func__,
1089                              "bad orphan ino %lu!  e2fsck was run?", ino);
1090                 goto error;
1091         }
1092
1093         block_group = (ino - 1) / EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
1094         bit = (ino - 1) % EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
1095         bitmap_bh = ext4_read_inode_bitmap(sb, block_group);
1096         if (!bitmap_bh) {
1097                 ext4_warning(sb, __func__,
1098                              "inode bitmap error for orphan %lu", ino);
1099                 goto error;
1100         }
1101
1102         /* Having the inode bit set should be a 100% indicator that this
1103          * is a valid orphan (no e2fsck run on fs).  Orphans also include
1104          * inodes that were being truncated, so we can't check i_nlink==0.
1105          */
1106         if (!ext4_test_bit(bit, bitmap_bh->b_data))
1107                 goto bad_orphan;
1108
1109         inode = ext4_iget(sb, ino);
1110         if (IS_ERR(inode))
1111                 goto iget_failed;
1112
1113         /*
1114          * If the orphans has i_nlinks > 0 then it should be able to be
1115          * truncated, otherwise it won't be removed from the orphan list
1116          * during processing and an infinite loop will result.
1117          */
1118         if (inode->i_nlink && !ext4_can_truncate(inode))
1119                 goto bad_orphan;
1120
1121         if (NEXT_ORPHAN(inode) > max_ino)
1122                 goto bad_orphan;
1123         brelse(bitmap_bh);
1124         return inode;
1125
1126 iget_failed:
1127         err = PTR_ERR(inode);
1128         inode = NULL;
1129 bad_orphan:
1130         ext4_warning(sb, __func__,
1131                      "bad orphan inode %lu!  e2fsck was run?", ino);
1132         printk(KERN_NOTICE "ext4_test_bit(bit=%d, block=%llu) = %d\n",
1133                bit, (unsigned long long)bitmap_bh->b_blocknr,
1134                ext4_test_bit(bit, bitmap_bh->b_data));
1135         printk(KERN_NOTICE "inode=%p\n", inode);
1136         if (inode) {
1137                 printk(KERN_NOTICE "is_bad_inode(inode)=%d\n",
1138                        is_bad_inode(inode));
1139                 printk(KERN_NOTICE "NEXT_ORPHAN(inode)=%u\n",
1140                        NEXT_ORPHAN(inode));
1141                 printk(KERN_NOTICE "max_ino=%lu\n", max_ino);
1142                 printk(KERN_NOTICE "i_nlink=%u\n", inode->i_nlink);
1143                 /* Avoid freeing blocks if we got a bad deleted inode */
1144                 if (inode->i_nlink == 0)
1145                         inode->i_blocks = 0;
1146                 iput(inode);
1147         }
1148         brelse(bitmap_bh);
1149 error:
1150         return ERR_PTR(err);
1151 }
1152
1153 unsigned long ext4_count_free_inodes(struct super_block *sb)
1154 {
1155         unsigned long desc_count;
1156         struct ext4_group_desc *gdp;
1157         ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
1158 #ifdef EXT4FS_DEBUG
1159         struct ext4_super_block *es;
1160         unsigned long bitmap_count, x;
1161         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
1162
1163         es = EXT4_SB(sb)->s_es;
1164         desc_count = 0;
1165         bitmap_count = 0;
1166         gdp = NULL;
1167         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
1168                 gdp = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
1169                 if (!gdp)
1170                         continue;
1171                 desc_count += ext4_free_inodes_count(sb, gdp);
1172                 brelse(bitmap_bh);
1173                 bitmap_bh = ext4_read_inode_bitmap(sb, i);
1174                 if (!bitmap_bh)
1175                         continue;
1176
1177                 x = ext4_count_free(bitmap_bh, EXT4_INODES_PER_GROUP(sb) / 8);
1178                 printk(KERN_DEBUG "group %lu: stored = %d, counted = %lu\n",
1179                         i, ext4_free_inodes_count(sb, gdp), x);
1180                 bitmap_count += x;
1181         }
1182         brelse(bitmap_bh);
1183         printk(KERN_DEBUG "ext4_count_free_inodes: "
1184                "stored = %u, computed = %lu, %lu\n",
1185                le32_to_cpu(es->s_free_inodes_count), desc_count, bitmap_count);
1186         return desc_count;
1187 #else
1188         desc_count = 0;
1189         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
1190                 gdp = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
1191                 if (!gdp)
1192                         continue;
1193                 desc_count += ext4_free_inodes_count(sb, gdp);
1194                 cond_resched();
1195         }
1196         return desc_count;
1197 #endif
1198 }
1199
1200 /* Called at mount-time, super-block is locked */
1201 unsigned long ext4_count_dirs(struct super_block * sb)
1202 {
1203         unsigned long count = 0;
1204         ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
1205
1206         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
1207                 struct ext4_group_desc *gdp = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
1208                 if (!gdp)
1209                         continue;
1210                 count += ext4_used_dirs_count(sb, gdp);
1211         }
1212         return count;
1213 }