Merge branch 'for-rc1/xen/core' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[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 #include "group.h"
31
32 /*
33  * ialloc.c contains the inodes allocation and deallocation routines
34  */
35
36 /*
37  * The free inodes are managed by bitmaps.  A file system contains several
38  * blocks groups.  Each group contains 1 bitmap block for blocks, 1 bitmap
39  * block for inodes, N blocks for the inode table and data blocks.
40  *
41  * The file system contains group descriptors which are located after the
42  * super block.  Each descriptor contains the number of the bitmap block and
43  * the free blocks count in the block.
44  */
45
46 /*
47  * To avoid calling the atomic setbit hundreds or thousands of times, we only
48  * need to use it within a single byte (to ensure we get endianness right).
49  * We can use memset for the rest of the bitmap as there are no other users.
50  */
51 void mark_bitmap_end(int start_bit, int end_bit, char *bitmap)
52 {
53         int i;
54
55         if (start_bit >= end_bit)
56                 return;
57
58         ext4_debug("mark end bits +%d through +%d used\n", start_bit, end_bit);
59         for (i = start_bit; i < ((start_bit + 7) & ~7UL); i++)
60                 ext4_set_bit(i, bitmap);
61         if (i < end_bit)
62                 memset(bitmap + (i >> 3), 0xff, (end_bit - i) >> 3);
63 }
64
65 /* Initializes an uninitialized inode bitmap */
66 unsigned ext4_init_inode_bitmap(struct super_block *sb, struct buffer_head *bh,
67                                 ext4_group_t block_group,
68                                 struct ext4_group_desc *gdp)
69 {
70         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
71
72         J_ASSERT_BH(bh, buffer_locked(bh));
73
74         /* If checksum is bad mark all blocks and inodes use to prevent
75          * allocation, essentially implementing a per-group read-only flag. */
76         if (!ext4_group_desc_csum_verify(sbi, block_group, gdp)) {
77                 ext4_error(sb, __func__, "Checksum bad for group %u",
78                            block_group);
79                 ext4_free_blks_set(sb, gdp, 0);
80                 ext4_free_inodes_set(sb, gdp, 0);
81                 ext4_itable_unused_set(sb, gdp, 0);
82                 memset(bh->b_data, 0xff, sb->s_blocksize);
83                 return 0;
84         }
85
86         memset(bh->b_data, 0, (EXT4_INODES_PER_GROUP(sb) + 7) / 8);
87         mark_bitmap_end(EXT4_INODES_PER_GROUP(sb), sb->s_blocksize * 8,
88                         bh->b_data);
89
90         return EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
91 }
92
93 /*
94  * Read the inode allocation bitmap for a given block_group, reading
95  * into the specified slot in the superblock's bitmap cache.
96  *
97  * Return buffer_head of bitmap on success or NULL.
98  */
99 static struct buffer_head *
100 ext4_read_inode_bitmap(struct super_block *sb, ext4_group_t block_group)
101 {
102         struct ext4_group_desc *desc;
103         struct buffer_head *bh = NULL;
104         ext4_fsblk_t bitmap_blk;
105
106         desc = ext4_get_group_desc(sb, block_group, NULL);
107         if (!desc)
108                 return NULL;
109         bitmap_blk = ext4_inode_bitmap(sb, desc);
110         bh = sb_getblk(sb, bitmap_blk);
111         if (unlikely(!bh)) {
112                 ext4_error(sb, __func__,
113                             "Cannot read inode bitmap - "
114                             "block_group = %u, inode_bitmap = %llu",
115                             block_group, bitmap_blk);
116                 return NULL;
117         }
118         if (bitmap_uptodate(bh))
119                 return bh;
120
121         lock_buffer(bh);
122         if (bitmap_uptodate(bh)) {
123                 unlock_buffer(bh);
124                 return bh;
125         }
126         spin_lock(sb_bgl_lock(EXT4_SB(sb), block_group));
127         if (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_INODE_UNINIT)) {
128                 ext4_init_inode_bitmap(sb, bh, block_group, desc);
129                 set_bitmap_uptodate(bh);
130                 set_buffer_uptodate(bh);
131                 spin_unlock(sb_bgl_lock(EXT4_SB(sb), block_group));
132                 unlock_buffer(bh);
133                 return bh;
134         }
135         spin_unlock(sb_bgl_lock(EXT4_SB(sb), block_group));
136         if (buffer_uptodate(bh)) {
137                 /*
138                  * if not uninit if bh is uptodate,
139                  * bitmap is also uptodate
140                  */
141                 set_bitmap_uptodate(bh);
142                 unlock_buffer(bh);
143                 return bh;
144         }
145         /*
146          * submit the buffer_head for read. We can
147          * safely mark the bitmap as uptodate now.
148          * We do it here so the bitmap uptodate bit
149          * get set with buffer lock held.
150          */
151         set_bitmap_uptodate(bh);
152         if (bh_submit_read(bh) < 0) {
153                 put_bh(bh);
154                 ext4_error(sb, __func__,
155                             "Cannot read inode bitmap - "
156                             "block_group = %u, inode_bitmap = %llu",
157                             block_group, bitmap_blk);
158                 return NULL;
159         }
160         return bh;
161 }
162
163 /*
164  * NOTE! When we get the inode, we're the only people
165  * that have access to it, and as such there are no
166  * race conditions we have to worry about. The inode
167  * is not on the hash-lists, and it cannot be reached
168  * through the filesystem because the directory entry
169  * has been deleted earlier.
170  *
171  * HOWEVER: we must make sure that we get no aliases,
172  * which means that we have to call "clear_inode()"
173  * _before_ we mark the inode not in use in the inode
174  * bitmaps. Otherwise a newly created file might use
175  * the same inode number (not actually the same pointer
176  * though), and then we'd have two inodes sharing the
177  * same inode number and space on the harddisk.
178  */
179 void ext4_free_inode(handle_t *handle, struct inode *inode)
180 {
181         struct super_block *sb = inode->i_sb;
182         int is_directory;
183         unsigned long ino;
184         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
185         struct buffer_head *bh2;
186         ext4_group_t block_group;
187         unsigned long bit;
188         struct ext4_group_desc *gdp;
189         struct ext4_super_block *es;
190         struct ext4_sb_info *sbi;
191         int fatal = 0, err, count, cleared;
192
193         if (atomic_read(&inode->i_count) > 1) {
194                 printk(KERN_ERR "ext4_free_inode: inode has count=%d\n",
195                        atomic_read(&inode->i_count));
196                 return;
197         }
198         if (inode->i_nlink) {
199                 printk(KERN_ERR "ext4_free_inode: inode has nlink=%d\n",
200                        inode->i_nlink);
201                 return;
202         }
203         if (!sb) {
204                 printk(KERN_ERR "ext4_free_inode: inode on "
205                        "nonexistent device\n");
206                 return;
207         }
208         sbi = EXT4_SB(sb);
209
210         ino = inode->i_ino;
211         ext4_debug("freeing inode %lu\n", ino);
212         trace_mark(ext4_free_inode,
213                    "dev %s ino %lu mode %d uid %lu gid %lu bocks %llu",
214                    sb->s_id, inode->i_ino, inode->i_mode,
215                    (unsigned long) inode->i_uid, (unsigned long) inode->i_gid,
216                    (unsigned long long) inode->i_blocks);
217
218         /*
219          * Note: we must free any quota before locking the superblock,
220          * as writing the quota to disk may need the lock as well.
221          */
222         vfs_dq_init(inode);
223         ext4_xattr_delete_inode(handle, inode);
224         vfs_dq_free_inode(inode);
225         vfs_dq_drop(inode);
226
227         is_directory = S_ISDIR(inode->i_mode);
228
229         /* Do this BEFORE marking the inode not in use or returning an error */
230         clear_inode(inode);
231
232         es = EXT4_SB(sb)->s_es;
233         if (ino < EXT4_FIRST_INO(sb) || ino > le32_to_cpu(es->s_inodes_count)) {
234                 ext4_error(sb, "ext4_free_inode",
235                            "reserved or nonexistent inode %lu", ino);
236                 goto error_return;
237         }
238         block_group = (ino - 1) / EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
239         bit = (ino - 1) % EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
240         bitmap_bh = ext4_read_inode_bitmap(sb, block_group);
241         if (!bitmap_bh)
242                 goto error_return;
243
244         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "get_write_access");
245         fatal = ext4_journal_get_write_access(handle, bitmap_bh);
246         if (fatal)
247                 goto error_return;
248
249         /* Ok, now we can actually update the inode bitmaps.. */
250         spin_lock(sb_bgl_lock(sbi, block_group));
251         cleared = ext4_clear_bit(bit, bitmap_bh->b_data);
252         spin_unlock(sb_bgl_lock(sbi, block_group));
253         if (!cleared)
254                 ext4_error(sb, "ext4_free_inode",
255                            "bit already cleared for inode %lu", ino);
256         else {
257                 gdp = ext4_get_group_desc(sb, block_group, &bh2);
258
259                 BUFFER_TRACE(bh2, "get_write_access");
260                 fatal = ext4_journal_get_write_access(handle, bh2);
261                 if (fatal) goto error_return;
262
263                 if (gdp) {
264                         spin_lock(sb_bgl_lock(sbi, block_group));
265                         count = ext4_free_inodes_count(sb, gdp) + 1;
266                         ext4_free_inodes_set(sb, gdp, count);
267                         if (is_directory) {
268                                 count = ext4_used_dirs_count(sb, gdp) - 1;
269                                 ext4_used_dirs_set(sb, gdp, count);
270                                 if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
271                                         ext4_group_t f;
272
273                                         f = ext4_flex_group(sbi, block_group);
274                                         atomic_dec(&sbi->s_flex_groups[f].free_inodes);
275                                 }
276
277                         }
278                         gdp->bg_checksum = ext4_group_desc_csum(sbi,
279                                                         block_group, gdp);
280                         spin_unlock(sb_bgl_lock(sbi, block_group));
281                         percpu_counter_inc(&sbi->s_freeinodes_counter);
282                         if (is_directory)
283                                 percpu_counter_dec(&sbi->s_dirs_counter);
284
285                         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
286                                 ext4_group_t f;
287
288                                 f = ext4_flex_group(sbi, block_group);
289                                 atomic_inc(&sbi->s_flex_groups[f].free_inodes);
290                         }
291                 }
292                 BUFFER_TRACE(bh2, "call ext4_handle_dirty_metadata");
293                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bh2);
294                 if (!fatal) fatal = err;
295         }
296         BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "call ext4_handle_dirty_metadata");
297         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
298         if (!fatal)
299                 fatal = err;
300         sb->s_dirt = 1;
301 error_return:
302         brelse(bitmap_bh);
303         ext4_std_error(sb, fatal);
304 }
305
306 /*
307  * There are two policies for allocating an inode.  If the new inode is
308  * a directory, then a forward search is made for a block group with both
309  * free space and a low directory-to-inode ratio; if that fails, then of
310  * the groups with above-average free space, that group with the fewest
311  * directories already is chosen.
312  *
313  * For other inodes, search forward from the parent directory\'s block
314  * group to find a free inode.
315  */
316 static int find_group_dir(struct super_block *sb, struct inode *parent,
317                                 ext4_group_t *best_group)
318 {
319         ext4_group_t ngroups = EXT4_SB(sb)->s_groups_count;
320         unsigned int freei, avefreei;
321         struct ext4_group_desc *desc, *best_desc = NULL;
322         ext4_group_t group;
323         int ret = -1;
324
325         freei = percpu_counter_read_positive(&EXT4_SB(sb)->s_freeinodes_counter);
326         avefreei = freei / ngroups;
327
328         for (group = 0; group < ngroups; group++) {
329                 desc = ext4_get_group_desc(sb, group, NULL);
330                 if (!desc || !ext4_free_inodes_count(sb, desc))
331                         continue;
332                 if (ext4_free_inodes_count(sb, desc) < avefreei)
333                         continue;
334                 if (!best_desc ||
335                     (ext4_free_blks_count(sb, desc) >
336                      ext4_free_blks_count(sb, best_desc))) {
337                         *best_group = group;
338                         best_desc = desc;
339                         ret = 0;
340                 }
341         }
342         return ret;
343 }
344
345 #define free_block_ratio 10
346
347 static int find_group_flex(struct super_block *sb, struct inode *parent,
348                            ext4_group_t *best_group)
349 {
350         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
351         struct ext4_group_desc *desc;
352         struct buffer_head *bh;
353         struct flex_groups *flex_group = sbi->s_flex_groups;
354         ext4_group_t parent_group = EXT4_I(parent)->i_block_group;
355         ext4_group_t parent_fbg_group = ext4_flex_group(sbi, parent_group);
356         ext4_group_t ngroups = sbi->s_groups_count;
357         int flex_size = ext4_flex_bg_size(sbi);
358         ext4_group_t best_flex = parent_fbg_group;
359         int blocks_per_flex = sbi->s_blocks_per_group * flex_size;
360         int flexbg_free_blocks;
361         int flex_freeb_ratio;
362         ext4_group_t n_fbg_groups;
363         ext4_group_t i;
364
365         n_fbg_groups = (sbi->s_groups_count + flex_size - 1) >>
366                 sbi->s_log_groups_per_flex;
367
368 find_close_to_parent:
369         flexbg_free_blocks = atomic_read(&flex_group[best_flex].free_blocks);
370         flex_freeb_ratio = flexbg_free_blocks * 100 / blocks_per_flex;
371         if (atomic_read(&flex_group[best_flex].free_inodes) &&
372             flex_freeb_ratio > free_block_ratio)
373                 goto found_flexbg;
374
375         if (best_flex && best_flex == parent_fbg_group) {
376                 best_flex--;
377                 goto find_close_to_parent;
378         }
379
380         for (i = 0; i < n_fbg_groups; i++) {
381                 if (i == parent_fbg_group || i == parent_fbg_group - 1)
382                         continue;
383
384                 flexbg_free_blocks = atomic_read(&flex_group[i].free_blocks);
385                 flex_freeb_ratio = flexbg_free_blocks * 100 / blocks_per_flex;
386
387                 if (flex_freeb_ratio > free_block_ratio &&
388                     (atomic_read(&flex_group[i].free_inodes))) {
389                         best_flex = i;
390                         goto found_flexbg;
391                 }
392
393                 if ((atomic_read(&flex_group[best_flex].free_inodes) == 0) ||
394                     ((atomic_read(&flex_group[i].free_blocks) >
395                       atomic_read(&flex_group[best_flex].free_blocks)) &&
396                      atomic_read(&flex_group[i].free_inodes)))
397                         best_flex = i;
398         }
399
400         if (!atomic_read(&flex_group[best_flex].free_inodes) ||
401             !atomic_read(&flex_group[best_flex].free_blocks))
402                 return -1;
403
404 found_flexbg:
405         for (i = best_flex * flex_size; i < ngroups &&
406                      i < (best_flex + 1) * flex_size; i++) {
407                 desc = ext4_get_group_desc(sb, i, &bh);
408                 if (ext4_free_inodes_count(sb, desc)) {
409                         *best_group = i;
410                         goto out;
411                 }
412         }
413
414         return -1;
415 out:
416         return 0;
417 }
418
419 struct orlov_stats {
420         __u32 free_inodes;
421         __u32 free_blocks;
422         __u32 used_dirs;
423 };
424
425 /*
426  * Helper function for Orlov's allocator; returns critical information
427  * for a particular block group or flex_bg.  If flex_size is 1, then g
428  * is a block group number; otherwise it is flex_bg number.
429  */
430 void get_orlov_stats(struct super_block *sb, ext4_group_t g,
431                        int flex_size, struct orlov_stats *stats)
432 {
433         struct ext4_group_desc *desc;
434         struct flex_groups *flex_group = EXT4_SB(sb)->s_flex_groups;
435
436         if (flex_size > 1) {
437                 stats->free_inodes = atomic_read(&flex_group[g].free_inodes);
438                 stats->free_blocks = atomic_read(&flex_group[g].free_blocks);
439                 stats->used_dirs = atomic_read(&flex_group[g].used_dirs);
440                 return;
441         }
442
443         desc = ext4_get_group_desc(sb, g, NULL);
444         if (desc) {
445                 stats->free_inodes = ext4_free_inodes_count(sb, desc);
446                 stats->free_blocks = ext4_free_blks_count(sb, desc);
447                 stats->used_dirs = ext4_used_dirs_count(sb, desc);
448         } else {
449                 stats->free_inodes = 0;
450                 stats->free_blocks = 0;
451                 stats->used_dirs = 0;
452         }
453 }
454
455 /*
456  * Orlov's allocator for directories.
457  *
458  * We always try to spread first-level directories.
459  *
460  * If there are blockgroups with both free inodes and free blocks counts
461  * not worse than average we return one with smallest directory count.
462  * Otherwise we simply return a random group.
463  *
464  * For the rest rules look so:
465  *
466  * It's OK to put directory into a group unless
467  * it has too many directories already (max_dirs) or
468  * it has too few free inodes left (min_inodes) or
469  * it has too few free blocks left (min_blocks) or
470  * Parent's group is preferred, if it doesn't satisfy these
471  * conditions we search cyclically through the rest. If none
472  * of the groups look good we just look for a group with more
473  * free inodes than average (starting at parent's group).
474  */
475
476 static int find_group_orlov(struct super_block *sb, struct inode *parent,
477                             ext4_group_t *group, int mode)
478 {
479         ext4_group_t parent_group = EXT4_I(parent)->i_block_group;
480         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
481         ext4_group_t ngroups = sbi->s_groups_count;
482         int inodes_per_group = EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
483         unsigned int freei, avefreei;
484         ext4_fsblk_t freeb, avefreeb;
485         unsigned int ndirs;
486         int max_dirs, min_inodes;
487         ext4_grpblk_t min_blocks;
488         ext4_group_t i, grp, g;
489         struct ext4_group_desc *desc;
490         struct orlov_stats stats;
491         int flex_size = ext4_flex_bg_size(sbi);
492
493         if (flex_size > 1) {
494                 ngroups = (ngroups + flex_size - 1) >>
495                         sbi->s_log_groups_per_flex;
496                 parent_group >>= sbi->s_log_groups_per_flex;
497         }
498
499         freei = percpu_counter_read_positive(&sbi->s_freeinodes_counter);
500         avefreei = freei / ngroups;
501         freeb = percpu_counter_read_positive(&sbi->s_freeblocks_counter);
502         avefreeb = freeb;
503         do_div(avefreeb, ngroups);
504         ndirs = percpu_counter_read_positive(&sbi->s_dirs_counter);
505
506         if (S_ISDIR(mode) &&
507             ((parent == sb->s_root->d_inode) ||
508              (EXT4_I(parent)->i_flags & EXT4_TOPDIR_FL))) {
509                 int best_ndir = inodes_per_group;
510                 int ret = -1;
511
512                 get_random_bytes(&grp, sizeof(grp));
513                 parent_group = (unsigned)grp % ngroups;
514                 for (i = 0; i < ngroups; i++) {
515                         g = (parent_group + i) % ngroups;
516                         get_orlov_stats(sb, g, flex_size, &stats);
517                         if (!stats.free_inodes)
518                                 continue;
519                         if (stats.used_dirs >= best_ndir)
520                                 continue;
521                         if (stats.free_inodes < avefreei)
522                                 continue;
523                         if (stats.free_blocks < avefreeb)
524                                 continue;
525                         grp = g;
526                         ret = 0;
527                         best_ndir = stats.used_dirs;
528                 }
529                 if (ret)
530                         goto fallback;
531         found_flex_bg:
532                 if (flex_size == 1) {
533                         *group = grp;
534                         return 0;
535                 }
536
537                 /*
538                  * We pack inodes at the beginning of the flexgroup's
539                  * inode tables.  Block allocation decisions will do
540                  * something similar, although regular files will
541                  * start at 2nd block group of the flexgroup.  See
542                  * ext4_ext_find_goal() and ext4_find_near().
543                  */
544                 grp *= flex_size;
545                 for (i = 0; i < flex_size; i++) {
546                         if (grp+i >= sbi->s_groups_count)
547                                 break;
548                         desc = ext4_get_group_desc(sb, grp+i, NULL);
549                         if (desc && ext4_free_inodes_count(sb, desc)) {
550                                 *group = grp+i;
551                                 return 0;
552                         }
553                 }
554                 goto fallback;
555         }
556
557         max_dirs = ndirs / ngroups + inodes_per_group / 16;
558         min_inodes = avefreei - inodes_per_group*flex_size / 4;
559         if (min_inodes < 1)
560                 min_inodes = 1;
561         min_blocks = avefreeb - EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)*flex_size / 4;
562
563         /*
564          * Start looking in the flex group where we last allocated an
565          * inode for this parent directory
566          */
567         if (EXT4_I(parent)->i_last_alloc_group != ~0) {
568                 parent_group = EXT4_I(parent)->i_last_alloc_group;
569                 if (flex_size > 1)
570                         parent_group >>= sbi->s_log_groups_per_flex;
571         }
572
573         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
574                 grp = (parent_group + i) % ngroups;
575                 get_orlov_stats(sb, grp, flex_size, &stats);
576                 if (stats.used_dirs >= max_dirs)
577                         continue;
578                 if (stats.free_inodes < min_inodes)
579                         continue;
580                 if (stats.free_blocks < min_blocks)
581                         continue;
582                 goto found_flex_bg;
583         }
584
585 fallback:
586         ngroups = sbi->s_groups_count;
587         avefreei = freei / ngroups;
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;
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 ngroups = EXT4_SB(sb)->s_groups_count;
616         struct ext4_group_desc *desc;
617         ext4_group_t i, last;
618         int flex_size = ext4_flex_bg_size(EXT4_SB(sb));
619
620         /*
621          * Try to place the inode is the same flex group as its
622          * parent.  If we can't find space, use the Orlov algorithm to
623          * find another flex group, and store that information in the
624          * parent directory's inode information so that use that flex
625          * group for future allocations.
626          */
627         if (flex_size > 1) {
628                 int retry = 0;
629
630         try_again:
631                 parent_group &= ~(flex_size-1);
632                 last = parent_group + flex_size;
633                 if (last > ngroups)
634                         last = ngroups;
635                 for  (i = parent_group; i < last; i++) {
636                         desc = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
637                         if (desc && ext4_free_inodes_count(sb, desc)) {
638                                 *group = i;
639                                 return 0;
640                         }
641                 }
642                 if (!retry && EXT4_I(parent)->i_last_alloc_group != ~0) {
643                         retry = 1;
644                         parent_group = EXT4_I(parent)->i_last_alloc_group;
645                         goto try_again;
646                 }
647                 /*
648                  * If this didn't work, use the Orlov search algorithm
649                  * to find a new flex group; we pass in the mode to
650                  * avoid the topdir algorithms.
651                  */
652                 *group = parent_group + flex_size;
653                 if (*group > ngroups)
654                         *group = 0;
655                 return find_group_orlov(sb, parent, group, mode);
656         }
657
658         /*
659          * Try to place the inode in its parent directory
660          */
661         *group = parent_group;
662         desc = ext4_get_group_desc(sb, *group, NULL);
663         if (desc && ext4_free_inodes_count(sb, desc) &&
664                         ext4_free_blks_count(sb, desc))
665                 return 0;
666
667         /*
668          * We're going to place this inode in a different blockgroup from its
669          * parent.  We want to cause files in a common directory to all land in
670          * the same blockgroup.  But we want files which are in a different
671          * directory which shares a blockgroup with our parent to land in a
672          * different blockgroup.
673          *
674          * So add our directory's i_ino into the starting point for the hash.
675          */
676         *group = (*group + parent->i_ino) % ngroups;
677
678         /*
679          * Use a quadratic hash to find a group with a free inode and some free
680          * blocks.
681          */
682         for (i = 1; i < ngroups; i <<= 1) {
683                 *group += i;
684                 if (*group >= ngroups)
685                         *group -= ngroups;
686                 desc = ext4_get_group_desc(sb, *group, NULL);
687                 if (desc && ext4_free_inodes_count(sb, desc) &&
688                                 ext4_free_blks_count(sb, desc))
689                         return 0;
690         }
691
692         /*
693          * That failed: try linear search for a free inode, even if that group
694          * has no free blocks.
695          */
696         *group = parent_group;
697         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
698                 if (++*group >= ngroups)
699                         *group = 0;
700                 desc = ext4_get_group_desc(sb, *group, NULL);
701                 if (desc && ext4_free_inodes_count(sb, desc))
702                         return 0;
703         }
704
705         return -1;
706 }
707
708 /*
709  * claim the inode from the inode bitmap. If the group
710  * is uninit we need to take the groups's sb_bgl_lock
711  * and clear the uninit flag. The inode bitmap update
712  * and group desc uninit flag clear should be done
713  * after holding sb_bgl_lock so that ext4_read_inode_bitmap
714  * doesn't race with the ext4_claim_inode
715  */
716 static int ext4_claim_inode(struct super_block *sb,
717                         struct buffer_head *inode_bitmap_bh,
718                         unsigned long ino, ext4_group_t group, int mode)
719 {
720         int free = 0, retval = 0, count;
721         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
722         struct ext4_group_desc *gdp = ext4_get_group_desc(sb, group, NULL);
723
724         spin_lock(sb_bgl_lock(sbi, group));
725         if (ext4_set_bit(ino, inode_bitmap_bh->b_data)) {
726                 /* not a free inode */
727                 retval = 1;
728                 goto err_ret;
729         }
730         ino++;
731         if ((group == 0 && ino < EXT4_FIRST_INO(sb)) ||
732                         ino > EXT4_INODES_PER_GROUP(sb)) {
733                 spin_unlock(sb_bgl_lock(sbi, group));
734                 ext4_error(sb, __func__,
735                            "reserved inode or inode > inodes count - "
736                            "block_group = %u, inode=%lu", group,
737                            ino + group * EXT4_INODES_PER_GROUP(sb));
738                 return 1;
739         }
740         /* If we didn't allocate from within the initialized part of the inode
741          * table then we need to initialize up to this inode. */
742         if (EXT4_HAS_RO_COMPAT_FEATURE(sb, EXT4_FEATURE_RO_COMPAT_GDT_CSUM)) {
743
744                 if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_INODE_UNINIT)) {
745                         gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_INODE_UNINIT);
746                         /* When marking the block group with
747                          * ~EXT4_BG_INODE_UNINIT we don't want to depend
748                          * on the value of bg_itable_unused even though
749                          * mke2fs could have initialized the same for us.
750                          * Instead we calculated the value below
751                          */
752
753                         free = 0;
754                 } else {
755                         free = EXT4_INODES_PER_GROUP(sb) -
756                                 ext4_itable_unused_count(sb, gdp);
757                 }
758
759                 /*
760                  * Check the relative inode number against the last used
761                  * relative inode number in this group. if it is greater
762                  * we need to  update the bg_itable_unused count
763                  *
764                  */
765                 if (ino > free)
766                         ext4_itable_unused_set(sb, gdp,
767                                         (EXT4_INODES_PER_GROUP(sb) - ino));
768         }
769         count = ext4_free_inodes_count(sb, gdp) - 1;
770         ext4_free_inodes_set(sb, gdp, count);
771         if (S_ISDIR(mode)) {
772                 count = ext4_used_dirs_count(sb, gdp) + 1;
773                 ext4_used_dirs_set(sb, gdp, count);
774                 if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
775                         ext4_group_t f = ext4_flex_group(sbi, group);
776
777                         atomic_inc(&sbi->s_flex_groups[f].free_inodes);
778                 }
779         }
780         gdp->bg_checksum = ext4_group_desc_csum(sbi, group, gdp);
781 err_ret:
782         spin_unlock(sb_bgl_lock(sbi, group));
783         return retval;
784 }
785
786 /*
787  * There are two policies for allocating an inode.  If the new inode is
788  * a directory, then a forward search is made for a block group with both
789  * free space and a low directory-to-inode ratio; if that fails, then of
790  * the groups with above-average free space, that group with the fewest
791  * directories already is chosen.
792  *
793  * For other inodes, search forward from the parent directory's block
794  * group to find a free inode.
795  */
796 struct inode *ext4_new_inode(handle_t *handle, struct inode *dir, int mode)
797 {
798         struct super_block *sb;
799         struct buffer_head *inode_bitmap_bh = NULL;
800         struct buffer_head *group_desc_bh;
801         ext4_group_t group = 0;
802         unsigned long ino = 0;
803         struct inode *inode;
804         struct ext4_group_desc *gdp = NULL;
805         struct ext4_super_block *es;
806         struct ext4_inode_info *ei;
807         struct ext4_sb_info *sbi;
808         int ret2, err = 0;
809         struct inode *ret;
810         ext4_group_t i;
811         int free = 0;
812         static int once = 1;
813         ext4_group_t flex_group;
814
815         /* Cannot create files in a deleted directory */
816         if (!dir || !dir->i_nlink)
817                 return ERR_PTR(-EPERM);
818
819         sb = dir->i_sb;
820         trace_mark(ext4_request_inode, "dev %s dir %lu mode %d", sb->s_id,
821                    dir->i_ino, mode);
822         inode = new_inode(sb);
823         if (!inode)
824                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
825         ei = EXT4_I(inode);
826
827         sbi = EXT4_SB(sb);
828         es = sbi->s_es;
829
830         if (sbi->s_log_groups_per_flex && test_opt(sb, OLDALLOC)) {
831                 ret2 = find_group_flex(sb, dir, &group);
832                 if (ret2 == -1) {
833                         ret2 = find_group_other(sb, dir, &group, mode);
834                         if (ret2 == 0 && once)
835                                 once = 0;
836                                 printk(KERN_NOTICE "ext4: find_group_flex "
837                                        "failed, fallback succeeded dir %lu\n",
838                                        dir->i_ino);
839                 }
840                 goto got_group;
841         }
842
843         if (S_ISDIR(mode)) {
844                 if (test_opt(sb, OLDALLOC))
845                         ret2 = find_group_dir(sb, dir, &group);
846                 else
847                         ret2 = find_group_orlov(sb, dir, &group, mode);
848         } else
849                 ret2 = find_group_other(sb, dir, &group, mode);
850
851 got_group:
852         EXT4_I(dir)->i_last_alloc_group = group;
853         err = -ENOSPC;
854         if (ret2 == -1)
855                 goto out;
856
857         for (i = 0; i < sbi->s_groups_count; i++) {
858                 err = -EIO;
859
860                 gdp = ext4_get_group_desc(sb, group, &group_desc_bh);
861                 if (!gdp)
862                         goto fail;
863
864                 brelse(inode_bitmap_bh);
865                 inode_bitmap_bh = ext4_read_inode_bitmap(sb, group);
866                 if (!inode_bitmap_bh)
867                         goto fail;
868
869                 ino = 0;
870
871 repeat_in_this_group:
872                 ino = ext4_find_next_zero_bit((unsigned long *)
873                                               inode_bitmap_bh->b_data,
874                                               EXT4_INODES_PER_GROUP(sb), ino);
875
876                 if (ino < EXT4_INODES_PER_GROUP(sb)) {
877
878                         BUFFER_TRACE(inode_bitmap_bh, "get_write_access");
879                         err = ext4_journal_get_write_access(handle,
880                                                             inode_bitmap_bh);
881                         if (err)
882                                 goto fail;
883
884                         BUFFER_TRACE(group_desc_bh, "get_write_access");
885                         err = ext4_journal_get_write_access(handle,
886                                                                 group_desc_bh);
887                         if (err)
888                                 goto fail;
889                         if (!ext4_claim_inode(sb, inode_bitmap_bh,
890                                                 ino, group, mode)) {
891                                 /* we won it */
892                                 BUFFER_TRACE(inode_bitmap_bh,
893                                         "call ext4_handle_dirty_metadata");
894                                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle,
895                                                                  inode,
896                                                         inode_bitmap_bh);
897                                 if (err)
898                                         goto fail;
899                                 /* zero bit is inode number 1*/
900                                 ino++;
901                                 goto got;
902                         }
903                         /* we lost it */
904                         ext4_handle_release_buffer(handle, inode_bitmap_bh);
905                         ext4_handle_release_buffer(handle, group_desc_bh);
906
907                         if (++ino < EXT4_INODES_PER_GROUP(sb))
908                                 goto repeat_in_this_group;
909                 }
910
911                 /*
912                  * This case is possible in concurrent environment.  It is very
913                  * rare.  We cannot repeat the find_group_xxx() call because
914                  * that will simply return the same blockgroup, because the
915                  * group descriptor metadata has not yet been updated.
916                  * So we just go onto the next blockgroup.
917                  */
918                 if (++group == sbi->s_groups_count)
919                         group = 0;
920         }
921         err = -ENOSPC;
922         goto out;
923
924 got:
925         /* We may have to initialize the block bitmap if it isn't already */
926         if (EXT4_HAS_RO_COMPAT_FEATURE(sb, EXT4_FEATURE_RO_COMPAT_GDT_CSUM) &&
927             gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
928                 struct buffer_head *block_bitmap_bh;
929
930                 block_bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
931                 BUFFER_TRACE(block_bitmap_bh, "get block bitmap access");
932                 err = ext4_journal_get_write_access(handle, block_bitmap_bh);
933                 if (err) {
934                         brelse(block_bitmap_bh);
935                         goto fail;
936                 }
937
938                 free = 0;
939                 spin_lock(sb_bgl_lock(sbi, group));
940                 /* recheck and clear flag under lock if we still need to */
941                 if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
942                         free = ext4_free_blocks_after_init(sb, group, gdp);
943                         gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_BLOCK_UNINIT);
944                         ext4_free_blks_set(sb, gdp, free);
945                         gdp->bg_checksum = ext4_group_desc_csum(sbi, group,
946                                                                 gdp);
947                 }
948                 spin_unlock(sb_bgl_lock(sbi, group));
949
950                 /* Don't need to dirty bitmap block if we didn't change it */
951                 if (free) {
952                         BUFFER_TRACE(block_bitmap_bh, "dirty block bitmap");
953                         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle,
954                                                         NULL, block_bitmap_bh);
955                 }
956
957                 brelse(block_bitmap_bh);
958                 if (err)
959                         goto fail;
960         }
961         BUFFER_TRACE(group_desc_bh, "call ext4_handle_dirty_metadata");
962         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, group_desc_bh);
963         if (err)
964                 goto fail;
965
966         percpu_counter_dec(&sbi->s_freeinodes_counter);
967         if (S_ISDIR(mode))
968                 percpu_counter_inc(&sbi->s_dirs_counter);
969         sb->s_dirt = 1;
970
971         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
972                 flex_group = ext4_flex_group(sbi, group);
973                 atomic_dec(&sbi->s_flex_groups[flex_group].free_inodes);
974         }
975
976         inode->i_uid = current_fsuid();
977         if (test_opt(sb, GRPID))
978                 inode->i_gid = dir->i_gid;
979         else if (dir->i_mode & S_ISGID) {
980                 inode->i_gid = dir->i_gid;
981                 if (S_ISDIR(mode))
982                         mode |= S_ISGID;
983         } else
984                 inode->i_gid = current_fsgid();
985         inode->i_mode = mode;
986
987         inode->i_ino = ino + group * EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
988         /* This is the optimal IO size (for stat), not the fs block size */
989         inode->i_blocks = 0;
990         inode->i_mtime = inode->i_atime = inode->i_ctime = ei->i_crtime =
991                                                        ext4_current_time(inode);
992
993         memset(ei->i_data, 0, sizeof(ei->i_data));
994         ei->i_dir_start_lookup = 0;
995         ei->i_disksize = 0;
996
997         /*
998          * Don't inherit extent flag from directory, amongst others. We set
999          * extent flag on newly created directory and file only if -o extent
1000          * mount option is specified
1001          */
1002         ei->i_flags =
1003                 ext4_mask_flags(mode, EXT4_I(dir)->i_flags & EXT4_FL_INHERITED);
1004         ei->i_file_acl = 0;
1005         ei->i_dtime = 0;
1006         ei->i_block_group = group;
1007         ei->i_last_alloc_group = ~0;
1008
1009         ext4_set_inode_flags(inode);
1010         if (IS_DIRSYNC(inode))
1011                 ext4_handle_sync(handle);
1012         if (insert_inode_locked(inode) < 0) {
1013                 err = -EINVAL;
1014                 goto fail_drop;
1015         }
1016         spin_lock(&sbi->s_next_gen_lock);
1017         inode->i_generation = sbi->s_next_generation++;
1018         spin_unlock(&sbi->s_next_gen_lock);
1019
1020         ei->i_state = EXT4_STATE_NEW;
1021
1022         ei->i_extra_isize = EXT4_SB(sb)->s_want_extra_isize;
1023
1024         ret = inode;
1025         if (vfs_dq_alloc_inode(inode)) {
1026                 err = -EDQUOT;
1027                 goto fail_drop;
1028         }
1029
1030         err = ext4_init_acl(handle, inode, dir);
1031         if (err)
1032                 goto fail_free_drop;
1033
1034         err = ext4_init_security(handle, inode, dir);
1035         if (err)
1036                 goto fail_free_drop;
1037
1038         if (EXT4_HAS_INCOMPAT_FEATURE(sb, EXT4_FEATURE_INCOMPAT_EXTENTS)) {
1039                 /* set extent flag only for directory, file and normal symlink*/
1040                 if (S_ISDIR(mode) || S_ISREG(mode) || S_ISLNK(mode)) {
1041                         EXT4_I(inode)->i_flags |= EXT4_EXTENTS_FL;
1042                         ext4_ext_tree_init(handle, inode);
1043                 }
1044         }
1045
1046         err = ext4_mark_inode_dirty(handle, inode);
1047         if (err) {
1048                 ext4_std_error(sb, err);
1049                 goto fail_free_drop;
1050         }
1051
1052         ext4_debug("allocating inode %lu\n", inode->i_ino);
1053         trace_mark(ext4_allocate_inode, "dev %s ino %lu dir %lu mode %d",
1054                    sb->s_id, inode->i_ino, dir->i_ino, mode);
1055         goto really_out;
1056 fail:
1057         ext4_std_error(sb, err);
1058 out:
1059         iput(inode);
1060         ret = ERR_PTR(err);
1061 really_out:
1062         brelse(inode_bitmap_bh);
1063         return ret;
1064
1065 fail_free_drop:
1066         vfs_dq_free_inode(inode);
1067
1068 fail_drop:
1069         vfs_dq_drop(inode);
1070         inode->i_flags |= S_NOQUOTA;
1071         inode->i_nlink = 0;
1072         unlock_new_inode(inode);
1073         iput(inode);
1074         brelse(inode_bitmap_bh);
1075         return ERR_PTR(err);
1076 }
1077
1078 /* Verify that we are loading a valid orphan from disk */
1079 struct inode *ext4_orphan_get(struct super_block *sb, unsigned long ino)
1080 {
1081         unsigned long max_ino = le32_to_cpu(EXT4_SB(sb)->s_es->s_inodes_count);
1082         ext4_group_t block_group;
1083         int bit;
1084         struct buffer_head *bitmap_bh;
1085         struct inode *inode = NULL;
1086         long err = -EIO;
1087
1088         /* Error cases - e2fsck has already cleaned up for us */
1089         if (ino > max_ino) {
1090                 ext4_warning(sb, __func__,
1091                              "bad orphan ino %lu!  e2fsck was run?", ino);
1092                 goto error;
1093         }
1094
1095         block_group = (ino - 1) / EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
1096         bit = (ino - 1) % EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
1097         bitmap_bh = ext4_read_inode_bitmap(sb, block_group);
1098         if (!bitmap_bh) {
1099                 ext4_warning(sb, __func__,
1100                              "inode bitmap error for orphan %lu", ino);
1101                 goto error;
1102         }
1103
1104         /* Having the inode bit set should be a 100% indicator that this
1105          * is a valid orphan (no e2fsck run on fs).  Orphans also include
1106          * inodes that were being truncated, so we can't check i_nlink==0.
1107          */
1108         if (!ext4_test_bit(bit, bitmap_bh->b_data))
1109                 goto bad_orphan;
1110
1111         inode = ext4_iget(sb, ino);
1112         if (IS_ERR(inode))
1113                 goto iget_failed;
1114
1115         /*
1116          * If the orphans has i_nlinks > 0 then it should be able to be
1117          * truncated, otherwise it won't be removed from the orphan list
1118          * during processing and an infinite loop will result.
1119          */
1120         if (inode->i_nlink && !ext4_can_truncate(inode))
1121                 goto bad_orphan;
1122
1123         if (NEXT_ORPHAN(inode) > max_ino)
1124                 goto bad_orphan;
1125         brelse(bitmap_bh);
1126         return inode;
1127
1128 iget_failed:
1129         err = PTR_ERR(inode);
1130         inode = NULL;
1131 bad_orphan:
1132         ext4_warning(sb, __func__,
1133                      "bad orphan inode %lu!  e2fsck was run?", ino);
1134         printk(KERN_NOTICE "ext4_test_bit(bit=%d, block=%llu) = %d\n",
1135                bit, (unsigned long long)bitmap_bh->b_blocknr,
1136                ext4_test_bit(bit, bitmap_bh->b_data));
1137         printk(KERN_NOTICE "inode=%p\n", inode);
1138         if (inode) {
1139                 printk(KERN_NOTICE "is_bad_inode(inode)=%d\n",
1140                        is_bad_inode(inode));
1141                 printk(KERN_NOTICE "NEXT_ORPHAN(inode)=%u\n",
1142                        NEXT_ORPHAN(inode));
1143                 printk(KERN_NOTICE "max_ino=%lu\n", max_ino);
1144                 printk(KERN_NOTICE "i_nlink=%u\n", inode->i_nlink);
1145                 /* Avoid freeing blocks if we got a bad deleted inode */
1146                 if (inode->i_nlink == 0)
1147                         inode->i_blocks = 0;
1148                 iput(inode);
1149         }
1150         brelse(bitmap_bh);
1151 error:
1152         return ERR_PTR(err);
1153 }
1154
1155 unsigned long ext4_count_free_inodes(struct super_block *sb)
1156 {
1157         unsigned long desc_count;
1158         struct ext4_group_desc *gdp;
1159         ext4_group_t i;
1160 #ifdef EXT4FS_DEBUG
1161         struct ext4_super_block *es;
1162         unsigned long bitmap_count, x;
1163         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
1164
1165         es = EXT4_SB(sb)->s_es;
1166         desc_count = 0;
1167         bitmap_count = 0;
1168         gdp = NULL;
1169         for (i = 0; i < EXT4_SB(sb)->s_groups_count; i++) {
1170                 gdp = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
1171                 if (!gdp)
1172                         continue;
1173                 desc_count += ext4_free_inodes_count(sb, gdp);
1174                 brelse(bitmap_bh);
1175                 bitmap_bh = ext4_read_inode_bitmap(sb, i);
1176                 if (!bitmap_bh)
1177                         continue;
1178
1179                 x = ext4_count_free(bitmap_bh, EXT4_INODES_PER_GROUP(sb) / 8);
1180                 printk(KERN_DEBUG "group %lu: stored = %d, counted = %lu\n",
1181                         i, ext4_free_inodes_count(sb, gdp), x);
1182                 bitmap_count += x;
1183         }
1184         brelse(bitmap_bh);
1185         printk(KERN_DEBUG "ext4_count_free_inodes: "
1186                "stored = %u, computed = %lu, %lu\n",
1187                le32_to_cpu(es->s_free_inodes_count), desc_count, bitmap_count);
1188         return desc_count;
1189 #else
1190         desc_count = 0;
1191         for (i = 0; i < EXT4_SB(sb)->s_groups_count; i++) {
1192                 gdp = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
1193                 if (!gdp)
1194                         continue;
1195                 desc_count += ext4_free_inodes_count(sb, gdp);
1196                 cond_resched();
1197         }
1198         return desc_count;
1199 #endif
1200 }
1201
1202 /* Called at mount-time, super-block is locked */
1203 unsigned long ext4_count_dirs(struct super_block * sb)
1204 {
1205         unsigned long count = 0;
1206         ext4_group_t i;
1207
1208         for (i = 0; i < EXT4_SB(sb)->s_groups_count; i++) {
1209                 struct ext4_group_desc *gdp = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
1210                 if (!gdp)
1211                         continue;
1212                 count += ext4_used_dirs_count(sb, gdp);
1213         }
1214         return count;
1215 }