Push BKL down into ->remount_fs()
[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 flex_groups *flex_group = sbi->s_flex_groups;
351         ext4_group_t parent_group = EXT4_I(parent)->i_block_group;
352         ext4_group_t parent_fbg_group = ext4_flex_group(sbi, parent_group);
353         ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
354         int flex_size = ext4_flex_bg_size(sbi);
355         ext4_group_t best_flex = parent_fbg_group;
356         int blocks_per_flex = sbi->s_blocks_per_group * flex_size;
357         int flexbg_free_blocks;
358         int flex_freeb_ratio;
359         ext4_group_t n_fbg_groups;
360         ext4_group_t i;
361
362         n_fbg_groups = (ngroups + flex_size - 1) >>
363                 sbi->s_log_groups_per_flex;
364
365 find_close_to_parent:
366         flexbg_free_blocks = atomic_read(&flex_group[best_flex].free_blocks);
367         flex_freeb_ratio = flexbg_free_blocks * 100 / blocks_per_flex;
368         if (atomic_read(&flex_group[best_flex].free_inodes) &&
369             flex_freeb_ratio > free_block_ratio)
370                 goto found_flexbg;
371
372         if (best_flex && best_flex == parent_fbg_group) {
373                 best_flex--;
374                 goto find_close_to_parent;
375         }
376
377         for (i = 0; i < n_fbg_groups; i++) {
378                 if (i == parent_fbg_group || i == parent_fbg_group - 1)
379                         continue;
380
381                 flexbg_free_blocks = atomic_read(&flex_group[i].free_blocks);
382                 flex_freeb_ratio = flexbg_free_blocks * 100 / blocks_per_flex;
383
384                 if (flex_freeb_ratio > free_block_ratio &&
385                     (atomic_read(&flex_group[i].free_inodes))) {
386                         best_flex = i;
387                         goto found_flexbg;
388                 }
389
390                 if ((atomic_read(&flex_group[best_flex].free_inodes) == 0) ||
391                     ((atomic_read(&flex_group[i].free_blocks) >
392                       atomic_read(&flex_group[best_flex].free_blocks)) &&
393                      atomic_read(&flex_group[i].free_inodes)))
394                         best_flex = i;
395         }
396
397         if (!atomic_read(&flex_group[best_flex].free_inodes) ||
398             !atomic_read(&flex_group[best_flex].free_blocks))
399                 return -1;
400
401 found_flexbg:
402         for (i = best_flex * flex_size; i < ngroups &&
403                      i < (best_flex + 1) * flex_size; i++) {
404                 desc = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
405                 if (ext4_free_inodes_count(sb, desc)) {
406                         *best_group = i;
407                         goto out;
408                 }
409         }
410
411         return -1;
412 out:
413         return 0;
414 }
415
416 struct orlov_stats {
417         __u32 free_inodes;
418         __u32 free_blocks;
419         __u32 used_dirs;
420 };
421
422 /*
423  * Helper function for Orlov's allocator; returns critical information
424  * for a particular block group or flex_bg.  If flex_size is 1, then g
425  * is a block group number; otherwise it is flex_bg number.
426  */
427 void get_orlov_stats(struct super_block *sb, ext4_group_t g,
428                        int flex_size, struct orlov_stats *stats)
429 {
430         struct ext4_group_desc *desc;
431         struct flex_groups *flex_group = EXT4_SB(sb)->s_flex_groups;
432
433         if (flex_size > 1) {
434                 stats->free_inodes = atomic_read(&flex_group[g].free_inodes);
435                 stats->free_blocks = atomic_read(&flex_group[g].free_blocks);
436                 stats->used_dirs = atomic_read(&flex_group[g].used_dirs);
437                 return;
438         }
439
440         desc = ext4_get_group_desc(sb, g, NULL);
441         if (desc) {
442                 stats->free_inodes = ext4_free_inodes_count(sb, desc);
443                 stats->free_blocks = ext4_free_blks_count(sb, desc);
444                 stats->used_dirs = ext4_used_dirs_count(sb, desc);
445         } else {
446                 stats->free_inodes = 0;
447                 stats->free_blocks = 0;
448                 stats->used_dirs = 0;
449         }
450 }
451
452 /*
453  * Orlov's allocator for directories.
454  *
455  * We always try to spread first-level directories.
456  *
457  * If there are blockgroups with both free inodes and free blocks counts
458  * not worse than average we return one with smallest directory count.
459  * Otherwise we simply return a random group.
460  *
461  * For the rest rules look so:
462  *
463  * It's OK to put directory into a group unless
464  * it has too many directories already (max_dirs) or
465  * it has too few free inodes left (min_inodes) or
466  * it has too few free blocks left (min_blocks) or
467  * Parent's group is preferred, if it doesn't satisfy these
468  * conditions we search cyclically through the rest. If none
469  * of the groups look good we just look for a group with more
470  * free inodes than average (starting at parent's group).
471  */
472
473 static int find_group_orlov(struct super_block *sb, struct inode *parent,
474                             ext4_group_t *group, int mode)
475 {
476         ext4_group_t parent_group = EXT4_I(parent)->i_block_group;
477         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
478         ext4_group_t real_ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
479         int inodes_per_group = EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
480         unsigned int freei, avefreei;
481         ext4_fsblk_t freeb, avefreeb;
482         unsigned int ndirs;
483         int max_dirs, min_inodes;
484         ext4_grpblk_t min_blocks;
485         ext4_group_t i, grp, g, ngroups;
486         struct ext4_group_desc *desc;
487         struct orlov_stats stats;
488         int flex_size = ext4_flex_bg_size(sbi);
489
490         ngroups = real_ngroups;
491         if (flex_size > 1) {
492                 ngroups = (real_ngroups + flex_size - 1) >>
493                         sbi->s_log_groups_per_flex;
494                 parent_group >>= sbi->s_log_groups_per_flex;
495         }
496
497         freei = percpu_counter_read_positive(&sbi->s_freeinodes_counter);
498         avefreei = freei / ngroups;
499         freeb = percpu_counter_read_positive(&sbi->s_freeblocks_counter);
500         avefreeb = freeb;
501         do_div(avefreeb, ngroups);
502         ndirs = percpu_counter_read_positive(&sbi->s_dirs_counter);
503
504         if (S_ISDIR(mode) &&
505             ((parent == sb->s_root->d_inode) ||
506              (EXT4_I(parent)->i_flags & EXT4_TOPDIR_FL))) {
507                 int best_ndir = inodes_per_group;
508                 int ret = -1;
509
510                 get_random_bytes(&grp, sizeof(grp));
511                 parent_group = (unsigned)grp % ngroups;
512                 for (i = 0; i < ngroups; i++) {
513                         g = (parent_group + i) % ngroups;
514                         get_orlov_stats(sb, g, flex_size, &stats);
515                         if (!stats.free_inodes)
516                                 continue;
517                         if (stats.used_dirs >= best_ndir)
518                                 continue;
519                         if (stats.free_inodes < avefreei)
520                                 continue;
521                         if (stats.free_blocks < avefreeb)
522                                 continue;
523                         grp = g;
524                         ret = 0;
525                         best_ndir = stats.used_dirs;
526                 }
527                 if (ret)
528                         goto fallback;
529         found_flex_bg:
530                 if (flex_size == 1) {
531                         *group = grp;
532                         return 0;
533                 }
534
535                 /*
536                  * We pack inodes at the beginning of the flexgroup's
537                  * inode tables.  Block allocation decisions will do
538                  * something similar, although regular files will
539                  * start at 2nd block group of the flexgroup.  See
540                  * ext4_ext_find_goal() and ext4_find_near().
541                  */
542                 grp *= flex_size;
543                 for (i = 0; i < flex_size; i++) {
544                         if (grp+i >= real_ngroups)
545                                 break;
546                         desc = ext4_get_group_desc(sb, grp+i, NULL);
547                         if (desc && ext4_free_inodes_count(sb, desc)) {
548                                 *group = grp+i;
549                                 return 0;
550                         }
551                 }
552                 goto fallback;
553         }
554
555         max_dirs = ndirs / ngroups + inodes_per_group / 16;
556         min_inodes = avefreei - inodes_per_group*flex_size / 4;
557         if (min_inodes < 1)
558                 min_inodes = 1;
559         min_blocks = avefreeb - EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)*flex_size / 4;
560
561         /*
562          * Start looking in the flex group where we last allocated an
563          * inode for this parent directory
564          */
565         if (EXT4_I(parent)->i_last_alloc_group != ~0) {
566                 parent_group = EXT4_I(parent)->i_last_alloc_group;
567                 if (flex_size > 1)
568                         parent_group >>= sbi->s_log_groups_per_flex;
569         }
570
571         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
572                 grp = (parent_group + i) % ngroups;
573                 get_orlov_stats(sb, grp, flex_size, &stats);
574                 if (stats.used_dirs >= max_dirs)
575                         continue;
576                 if (stats.free_inodes < min_inodes)
577                         continue;
578                 if (stats.free_blocks < min_blocks)
579                         continue;
580                 goto found_flex_bg;
581         }
582
583 fallback:
584         ngroups = real_ngroups;
585         avefreei = freei / ngroups;
586 fallback_retry:
587         parent_group = EXT4_I(parent)->i_block_group;
588         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
589                 grp = (parent_group + i) % ngroups;
590                 desc = ext4_get_group_desc(sb, grp, NULL);
591                 if (desc && ext4_free_inodes_count(sb, desc) &&
592                     ext4_free_inodes_count(sb, desc) >= avefreei) {
593                         *group = grp;
594                         return 0;
595                 }
596         }
597
598         if (avefreei) {
599                 /*
600                  * The free-inodes counter is approximate, and for really small
601                  * filesystems the above test can fail to find any blockgroups
602                  */
603                 avefreei = 0;
604                 goto fallback_retry;
605         }
606
607         return -1;
608 }
609
610 static int find_group_other(struct super_block *sb, struct inode *parent,
611                             ext4_group_t *group, int mode)
612 {
613         ext4_group_t parent_group = EXT4_I(parent)->i_block_group;
614         ext4_group_t i, last, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
615         struct ext4_group_desc *desc;
616         int flex_size = ext4_flex_bg_size(EXT4_SB(sb));
617
618         /*
619          * Try to place the inode is the same flex group as its
620          * parent.  If we can't find space, use the Orlov algorithm to
621          * find another flex group, and store that information in the
622          * parent directory's inode information so that use that flex
623          * group for future allocations.
624          */
625         if (flex_size > 1) {
626                 int retry = 0;
627
628         try_again:
629                 parent_group &= ~(flex_size-1);
630                 last = parent_group + flex_size;
631                 if (last > ngroups)
632                         last = ngroups;
633                 for  (i = parent_group; i < last; i++) {
634                         desc = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
635                         if (desc && ext4_free_inodes_count(sb, desc)) {
636                                 *group = i;
637                                 return 0;
638                         }
639                 }
640                 if (!retry && EXT4_I(parent)->i_last_alloc_group != ~0) {
641                         retry = 1;
642                         parent_group = EXT4_I(parent)->i_last_alloc_group;
643                         goto try_again;
644                 }
645                 /*
646                  * If this didn't work, use the Orlov search algorithm
647                  * to find a new flex group; we pass in the mode to
648                  * avoid the topdir algorithms.
649                  */
650                 *group = parent_group + flex_size;
651                 if (*group > ngroups)
652                         *group = 0;
653                 return find_group_orlov(sb, parent, group, mode);
654         }
655
656         /*
657          * Try to place the inode in its parent directory
658          */
659         *group = parent_group;
660         desc = ext4_get_group_desc(sb, *group, NULL);
661         if (desc && ext4_free_inodes_count(sb, desc) &&
662                         ext4_free_blks_count(sb, desc))
663                 return 0;
664
665         /*
666          * We're going to place this inode in a different blockgroup from its
667          * parent.  We want to cause files in a common directory to all land in
668          * the same blockgroup.  But we want files which are in a different
669          * directory which shares a blockgroup with our parent to land in a
670          * different blockgroup.
671          *
672          * So add our directory's i_ino into the starting point for the hash.
673          */
674         *group = (*group + parent->i_ino) % ngroups;
675
676         /*
677          * Use a quadratic hash to find a group with a free inode and some free
678          * blocks.
679          */
680         for (i = 1; i < ngroups; i <<= 1) {
681                 *group += i;
682                 if (*group >= ngroups)
683                         *group -= ngroups;
684                 desc = ext4_get_group_desc(sb, *group, NULL);
685                 if (desc && ext4_free_inodes_count(sb, desc) &&
686                                 ext4_free_blks_count(sb, desc))
687                         return 0;
688         }
689
690         /*
691          * That failed: try linear search for a free inode, even if that group
692          * has no free blocks.
693          */
694         *group = parent_group;
695         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
696                 if (++*group >= ngroups)
697                         *group = 0;
698                 desc = ext4_get_group_desc(sb, *group, NULL);
699                 if (desc && ext4_free_inodes_count(sb, desc))
700                         return 0;
701         }
702
703         return -1;
704 }
705
706 /*
707  * claim the inode from the inode bitmap. If the group
708  * is uninit we need to take the groups's ext4_group_lock
709  * and clear the uninit flag. The inode bitmap update
710  * and group desc uninit flag clear should be done
711  * after holding ext4_group_lock so that ext4_read_inode_bitmap
712  * doesn't race with the ext4_claim_inode
713  */
714 static int ext4_claim_inode(struct super_block *sb,
715                         struct buffer_head *inode_bitmap_bh,
716                         unsigned long ino, ext4_group_t group, int mode)
717 {
718         int free = 0, retval = 0, count;
719         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
720         struct ext4_group_desc *gdp = ext4_get_group_desc(sb, group, NULL);
721
722         ext4_lock_group(sb, group);
723         if (ext4_set_bit(ino, inode_bitmap_bh->b_data)) {
724                 /* not a free inode */
725                 retval = 1;
726                 goto err_ret;
727         }
728         ino++;
729         if ((group == 0 && ino < EXT4_FIRST_INO(sb)) ||
730                         ino > EXT4_INODES_PER_GROUP(sb)) {
731                 ext4_unlock_group(sb, group);
732                 ext4_error(sb, __func__,
733                            "reserved inode or inode > inodes count - "
734                            "block_group = %u, inode=%lu", group,
735                            ino + group * EXT4_INODES_PER_GROUP(sb));
736                 return 1;
737         }
738         /* If we didn't allocate from within the initialized part of the inode
739          * table then we need to initialize up to this inode. */
740         if (EXT4_HAS_RO_COMPAT_FEATURE(sb, EXT4_FEATURE_RO_COMPAT_GDT_CSUM)) {
741
742                 if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_INODE_UNINIT)) {
743                         gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_INODE_UNINIT);
744                         /* When marking the block group with
745                          * ~EXT4_BG_INODE_UNINIT we don't want to depend
746                          * on the value of bg_itable_unused even though
747                          * mke2fs could have initialized the same for us.
748                          * Instead we calculated the value below
749                          */
750
751                         free = 0;
752                 } else {
753                         free = EXT4_INODES_PER_GROUP(sb) -
754                                 ext4_itable_unused_count(sb, gdp);
755                 }
756
757                 /*
758                  * Check the relative inode number against the last used
759                  * relative inode number in this group. if it is greater
760                  * we need to  update the bg_itable_unused count
761                  *
762                  */
763                 if (ino > free)
764                         ext4_itable_unused_set(sb, gdp,
765                                         (EXT4_INODES_PER_GROUP(sb) - ino));
766         }
767         count = ext4_free_inodes_count(sb, gdp) - 1;
768         ext4_free_inodes_set(sb, gdp, count);
769         if (S_ISDIR(mode)) {
770                 count = ext4_used_dirs_count(sb, gdp) + 1;
771                 ext4_used_dirs_set(sb, gdp, count);
772                 if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
773                         ext4_group_t f = ext4_flex_group(sbi, group);
774
775                         atomic_inc(&sbi->s_flex_groups[f].free_inodes);
776                 }
777         }
778         gdp->bg_checksum = ext4_group_desc_csum(sbi, group, gdp);
779 err_ret:
780         ext4_unlock_group(sb, group);
781         return retval;
782 }
783
784 /*
785  * There are two policies for allocating an inode.  If the new inode is
786  * a directory, then a forward search is made for a block group with both
787  * free space and a low directory-to-inode ratio; if that fails, then of
788  * the groups with above-average free space, that group with the fewest
789  * directories already is chosen.
790  *
791  * For other inodes, search forward from the parent directory's block
792  * group to find a free inode.
793  */
794 struct inode *ext4_new_inode(handle_t *handle, struct inode *dir, int mode)
795 {
796         struct super_block *sb;
797         struct buffer_head *inode_bitmap_bh = NULL;
798         struct buffer_head *group_desc_bh;
799         ext4_group_t ngroups, group = 0;
800         unsigned long ino = 0;
801         struct inode *inode;
802         struct ext4_group_desc *gdp = NULL;
803         struct ext4_inode_info *ei;
804         struct ext4_sb_info *sbi;
805         int ret2, err = 0;
806         struct inode *ret;
807         ext4_group_t i;
808         int free = 0;
809         static int once = 1;
810         ext4_group_t flex_group;
811
812         /* Cannot create files in a deleted directory */
813         if (!dir || !dir->i_nlink)
814                 return ERR_PTR(-EPERM);
815
816         sb = dir->i_sb;
817         ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
818         trace_mark(ext4_request_inode, "dev %s dir %lu mode %d", sb->s_id,
819                    dir->i_ino, mode);
820         inode = new_inode(sb);
821         if (!inode)
822                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
823         ei = EXT4_I(inode);
824         sbi = EXT4_SB(sb);
825
826         if (sbi->s_log_groups_per_flex && test_opt(sb, OLDALLOC)) {
827                 ret2 = find_group_flex(sb, dir, &group);
828                 if (ret2 == -1) {
829                         ret2 = find_group_other(sb, dir, &group, mode);
830                         if (ret2 == 0 && once) {
831                                 once = 0;
832                                 printk(KERN_NOTICE "ext4: find_group_flex "
833                                        "failed, fallback succeeded dir %lu\n",
834                                        dir->i_ino);
835                         }
836                 }
837                 goto got_group;
838         }
839
840         if (S_ISDIR(mode)) {
841                 if (test_opt(sb, OLDALLOC))
842                         ret2 = find_group_dir(sb, dir, &group);
843                 else
844                         ret2 = find_group_orlov(sb, dir, &group, mode);
845         } else
846                 ret2 = find_group_other(sb, dir, &group, mode);
847
848 got_group:
849         EXT4_I(dir)->i_last_alloc_group = group;
850         err = -ENOSPC;
851         if (ret2 == -1)
852                 goto out;
853
854         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
855                 err = -EIO;
856
857                 gdp = ext4_get_group_desc(sb, group, &group_desc_bh);
858                 if (!gdp)
859                         goto fail;
860
861                 brelse(inode_bitmap_bh);
862                 inode_bitmap_bh = ext4_read_inode_bitmap(sb, group);
863                 if (!inode_bitmap_bh)
864                         goto fail;
865
866                 ino = 0;
867
868 repeat_in_this_group:
869                 ino = ext4_find_next_zero_bit((unsigned long *)
870                                               inode_bitmap_bh->b_data,
871                                               EXT4_INODES_PER_GROUP(sb), ino);
872
873                 if (ino < EXT4_INODES_PER_GROUP(sb)) {
874
875                         BUFFER_TRACE(inode_bitmap_bh, "get_write_access");
876                         err = ext4_journal_get_write_access(handle,
877                                                             inode_bitmap_bh);
878                         if (err)
879                                 goto fail;
880
881                         BUFFER_TRACE(group_desc_bh, "get_write_access");
882                         err = ext4_journal_get_write_access(handle,
883                                                                 group_desc_bh);
884                         if (err)
885                                 goto fail;
886                         if (!ext4_claim_inode(sb, inode_bitmap_bh,
887                                                 ino, group, mode)) {
888                                 /* we won it */
889                                 BUFFER_TRACE(inode_bitmap_bh,
890                                         "call ext4_handle_dirty_metadata");
891                                 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle,
892                                                                  inode,
893                                                         inode_bitmap_bh);
894                                 if (err)
895                                         goto fail;
896                                 /* zero bit is inode number 1*/
897                                 ino++;
898                                 goto got;
899                         }
900                         /* we lost it */
901                         ext4_handle_release_buffer(handle, inode_bitmap_bh);
902                         ext4_handle_release_buffer(handle, group_desc_bh);
903
904                         if (++ino < EXT4_INODES_PER_GROUP(sb))
905                                 goto repeat_in_this_group;
906                 }
907
908                 /*
909                  * This case is possible in concurrent environment.  It is very
910                  * rare.  We cannot repeat the find_group_xxx() call because
911                  * that will simply return the same blockgroup, because the
912                  * group descriptor metadata has not yet been updated.
913                  * So we just go onto the next blockgroup.
914                  */
915                 if (++group == ngroups)
916                         group = 0;
917         }
918         err = -ENOSPC;
919         goto out;
920
921 got:
922         /* We may have to initialize the block bitmap if it isn't already */
923         if (EXT4_HAS_RO_COMPAT_FEATURE(sb, EXT4_FEATURE_RO_COMPAT_GDT_CSUM) &&
924             gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
925                 struct buffer_head *block_bitmap_bh;
926
927                 block_bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
928                 BUFFER_TRACE(block_bitmap_bh, "get block bitmap access");
929                 err = ext4_journal_get_write_access(handle, block_bitmap_bh);
930                 if (err) {
931                         brelse(block_bitmap_bh);
932                         goto fail;
933                 }
934
935                 free = 0;
936                 ext4_lock_group(sb, group);
937                 /* recheck and clear flag under lock if we still need to */
938                 if (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT)) {
939                         free = ext4_free_blocks_after_init(sb, group, gdp);
940                         gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_BLOCK_UNINIT);
941                         ext4_free_blks_set(sb, gdp, free);
942                         gdp->bg_checksum = ext4_group_desc_csum(sbi, group,
943                                                                 gdp);
944                 }
945                 ext4_unlock_group(sb, group);
946
947                 /* Don't need to dirty bitmap block if we didn't change it */
948                 if (free) {
949                         BUFFER_TRACE(block_bitmap_bh, "dirty block bitmap");
950                         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle,
951                                                         NULL, block_bitmap_bh);
952                 }
953
954                 brelse(block_bitmap_bh);
955                 if (err)
956                         goto fail;
957         }
958         BUFFER_TRACE(group_desc_bh, "call ext4_handle_dirty_metadata");
959         err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, group_desc_bh);
960         if (err)
961                 goto fail;
962
963         percpu_counter_dec(&sbi->s_freeinodes_counter);
964         if (S_ISDIR(mode))
965                 percpu_counter_inc(&sbi->s_dirs_counter);
966         sb->s_dirt = 1;
967
968         if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
969                 flex_group = ext4_flex_group(sbi, group);
970                 atomic_dec(&sbi->s_flex_groups[flex_group].free_inodes);
971         }
972
973         inode->i_uid = current_fsuid();
974         if (test_opt(sb, GRPID))
975                 inode->i_gid = dir->i_gid;
976         else if (dir->i_mode & S_ISGID) {
977                 inode->i_gid = dir->i_gid;
978                 if (S_ISDIR(mode))
979                         mode |= S_ISGID;
980         } else
981                 inode->i_gid = current_fsgid();
982         inode->i_mode = mode;
983
984         inode->i_ino = ino + group * EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
985         /* This is the optimal IO size (for stat), not the fs block size */
986         inode->i_blocks = 0;
987         inode->i_mtime = inode->i_atime = inode->i_ctime = ei->i_crtime =
988                                                        ext4_current_time(inode);
989
990         memset(ei->i_data, 0, sizeof(ei->i_data));
991         ei->i_dir_start_lookup = 0;
992         ei->i_disksize = 0;
993
994         /*
995          * Don't inherit extent flag from directory, amongst others. We set
996          * extent flag on newly created directory and file only if -o extent
997          * mount option is specified
998          */
999         ei->i_flags =
1000                 ext4_mask_flags(mode, EXT4_I(dir)->i_flags & EXT4_FL_INHERITED);
1001         ei->i_file_acl = 0;
1002         ei->i_dtime = 0;
1003         ei->i_block_group = group;
1004         ei->i_last_alloc_group = ~0;
1005
1006         ext4_set_inode_flags(inode);
1007         if (IS_DIRSYNC(inode))
1008                 ext4_handle_sync(handle);
1009         if (insert_inode_locked(inode) < 0) {
1010                 err = -EINVAL;
1011                 goto fail_drop;
1012         }
1013         spin_lock(&sbi->s_next_gen_lock);
1014         inode->i_generation = sbi->s_next_generation++;
1015         spin_unlock(&sbi->s_next_gen_lock);
1016
1017         ei->i_state = EXT4_STATE_NEW;
1018
1019         ei->i_extra_isize = EXT4_SB(sb)->s_want_extra_isize;
1020
1021         ret = inode;
1022         if (vfs_dq_alloc_inode(inode)) {
1023                 err = -EDQUOT;
1024                 goto fail_drop;
1025         }
1026
1027         err = ext4_init_acl(handle, inode, dir);
1028         if (err)
1029                 goto fail_free_drop;
1030
1031         err = ext4_init_security(handle, inode, dir);
1032         if (err)
1033                 goto fail_free_drop;
1034
1035         if (EXT4_HAS_INCOMPAT_FEATURE(sb, EXT4_FEATURE_INCOMPAT_EXTENTS)) {
1036                 /* set extent flag only for directory, file and normal symlink*/
1037                 if (S_ISDIR(mode) || S_ISREG(mode) || S_ISLNK(mode)) {
1038                         EXT4_I(inode)->i_flags |= EXT4_EXTENTS_FL;
1039                         ext4_ext_tree_init(handle, inode);
1040                 }
1041         }
1042
1043         err = ext4_mark_inode_dirty(handle, inode);
1044         if (err) {
1045                 ext4_std_error(sb, err);
1046                 goto fail_free_drop;
1047         }
1048
1049         ext4_debug("allocating inode %lu\n", inode->i_ino);
1050         trace_mark(ext4_allocate_inode, "dev %s ino %lu dir %lu mode %d",
1051                    sb->s_id, inode->i_ino, dir->i_ino, mode);
1052         goto really_out;
1053 fail:
1054         ext4_std_error(sb, err);
1055 out:
1056         iput(inode);
1057         ret = ERR_PTR(err);
1058 really_out:
1059         brelse(inode_bitmap_bh);
1060         return ret;
1061
1062 fail_free_drop:
1063         vfs_dq_free_inode(inode);
1064
1065 fail_drop:
1066         vfs_dq_drop(inode);
1067         inode->i_flags |= S_NOQUOTA;
1068         inode->i_nlink = 0;
1069         unlock_new_inode(inode);
1070         iput(inode);
1071         brelse(inode_bitmap_bh);
1072         return ERR_PTR(err);
1073 }
1074
1075 /* Verify that we are loading a valid orphan from disk */
1076 struct inode *ext4_orphan_get(struct super_block *sb, unsigned long ino)
1077 {
1078         unsigned long max_ino = le32_to_cpu(EXT4_SB(sb)->s_es->s_inodes_count);
1079         ext4_group_t block_group;
1080         int bit;
1081         struct buffer_head *bitmap_bh;
1082         struct inode *inode = NULL;
1083         long err = -EIO;
1084
1085         /* Error cases - e2fsck has already cleaned up for us */
1086         if (ino > max_ino) {
1087                 ext4_warning(sb, __func__,
1088                              "bad orphan ino %lu!  e2fsck was run?", ino);
1089                 goto error;
1090         }
1091
1092         block_group = (ino - 1) / EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
1093         bit = (ino - 1) % EXT4_INODES_PER_GROUP(sb);
1094         bitmap_bh = ext4_read_inode_bitmap(sb, block_group);
1095         if (!bitmap_bh) {
1096                 ext4_warning(sb, __func__,
1097                              "inode bitmap error for orphan %lu", ino);
1098                 goto error;
1099         }
1100
1101         /* Having the inode bit set should be a 100% indicator that this
1102          * is a valid orphan (no e2fsck run on fs).  Orphans also include
1103          * inodes that were being truncated, so we can't check i_nlink==0.
1104          */
1105         if (!ext4_test_bit(bit, bitmap_bh->b_data))
1106                 goto bad_orphan;
1107
1108         inode = ext4_iget(sb, ino);
1109         if (IS_ERR(inode))
1110                 goto iget_failed;
1111
1112         /*
1113          * If the orphans has i_nlinks > 0 then it should be able to be
1114          * truncated, otherwise it won't be removed from the orphan list
1115          * during processing and an infinite loop will result.
1116          */
1117         if (inode->i_nlink && !ext4_can_truncate(inode))
1118                 goto bad_orphan;
1119
1120         if (NEXT_ORPHAN(inode) > max_ino)
1121                 goto bad_orphan;
1122         brelse(bitmap_bh);
1123         return inode;
1124
1125 iget_failed:
1126         err = PTR_ERR(inode);
1127         inode = NULL;
1128 bad_orphan:
1129         ext4_warning(sb, __func__,
1130                      "bad orphan inode %lu!  e2fsck was run?", ino);
1131         printk(KERN_NOTICE "ext4_test_bit(bit=%d, block=%llu) = %d\n",
1132                bit, (unsigned long long)bitmap_bh->b_blocknr,
1133                ext4_test_bit(bit, bitmap_bh->b_data));
1134         printk(KERN_NOTICE "inode=%p\n", inode);
1135         if (inode) {
1136                 printk(KERN_NOTICE "is_bad_inode(inode)=%d\n",
1137                        is_bad_inode(inode));
1138                 printk(KERN_NOTICE "NEXT_ORPHAN(inode)=%u\n",
1139                        NEXT_ORPHAN(inode));
1140                 printk(KERN_NOTICE "max_ino=%lu\n", max_ino);
1141                 printk(KERN_NOTICE "i_nlink=%u\n", inode->i_nlink);
1142                 /* Avoid freeing blocks if we got a bad deleted inode */
1143                 if (inode->i_nlink == 0)
1144                         inode->i_blocks = 0;
1145                 iput(inode);
1146         }
1147         brelse(bitmap_bh);
1148 error:
1149         return ERR_PTR(err);
1150 }
1151
1152 unsigned long ext4_count_free_inodes(struct super_block *sb)
1153 {
1154         unsigned long desc_count;
1155         struct ext4_group_desc *gdp;
1156         ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
1157 #ifdef EXT4FS_DEBUG
1158         struct ext4_super_block *es;
1159         unsigned long bitmap_count, x;
1160         struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
1161
1162         es = EXT4_SB(sb)->s_es;
1163         desc_count = 0;
1164         bitmap_count = 0;
1165         gdp = NULL;
1166         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
1167                 gdp = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
1168                 if (!gdp)
1169                         continue;
1170                 desc_count += ext4_free_inodes_count(sb, gdp);
1171                 brelse(bitmap_bh);
1172                 bitmap_bh = ext4_read_inode_bitmap(sb, i);
1173                 if (!bitmap_bh)
1174                         continue;
1175
1176                 x = ext4_count_free(bitmap_bh, EXT4_INODES_PER_GROUP(sb) / 8);
1177                 printk(KERN_DEBUG "group %lu: stored = %d, counted = %lu\n",
1178                         i, ext4_free_inodes_count(sb, gdp), x);
1179                 bitmap_count += x;
1180         }
1181         brelse(bitmap_bh);
1182         printk(KERN_DEBUG "ext4_count_free_inodes: "
1183                "stored = %u, computed = %lu, %lu\n",
1184                le32_to_cpu(es->s_free_inodes_count), desc_count, bitmap_count);
1185         return desc_count;
1186 #else
1187         desc_count = 0;
1188         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
1189                 gdp = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
1190                 if (!gdp)
1191                         continue;
1192                 desc_count += ext4_free_inodes_count(sb, gdp);
1193                 cond_resched();
1194         }
1195         return desc_count;
1196 #endif
1197 }
1198
1199 /* Called at mount-time, super-block is locked */
1200 unsigned long ext4_count_dirs(struct super_block * sb)
1201 {
1202         unsigned long count = 0;
1203         ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
1204
1205         for (i = 0; i < ngroups; i++) {
1206                 struct ext4_group_desc *gdp = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
1207                 if (!gdp)
1208                         continue;
1209                 count += ext4_used_dirs_count(sb, gdp);
1210         }
1211         return count;
1212 }