git.oblomov.eu Git - linux-2.6/blob - fs/ntfs/lcnalloc.c

   1 /*
   2  * lcnalloc.c - Cluster (de)allocation code.  Part of the Linux-NTFS project.
   3  *
   4  * Copyright (c) 2004-2005 Anton Altaparmakov
   5  *
   6  * This program/include file is free software; you can redistribute it and/or
   7  * modify it under the terms of the GNU General Public License as published
   8  * by the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
   9  * (at your option) any later version.
  10  *
  11  * This program/include file is distributed in the hope that it will be
  12  * useful, but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty
  13  * of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14  * GNU General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  17  * along with this program (in the main directory of the Linux-NTFS
  18  * distribution in the file COPYING); if not, write to the Free Software
  19  * Foundation,Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  20  */
  21
  22 #ifdef NTFS_RW
  23
  24 #include <linux/pagemap.h>
  25
  26 #include "lcnalloc.h"
  27 #include "debug.h"
  28 #include "bitmap.h"
  29 #include "inode.h"
  30 #include "volume.h"
  31 #include "attrib.h"
  32 #include "malloc.h"
  33 #include "aops.h"
  34 #include "ntfs.h"
  35
  36 /**
  37  * ntfs_cluster_free_from_rl_nolock - free clusters from runlist
  38  * @vol:        mounted ntfs volume on which to free the clusters
  39  * @rl:         runlist describing the clusters to free
  40  *
  41  * Free all the clusters described by the runlist @rl on the volume @vol.  In
  42  * the case of an error being returned, at least some of the clusters were not
  43  * freed.
  44  *
  45  * Return 0 on success and -errno on error.
  46  *
  47  * Locking: - The volume lcn bitmap must be locked for writing on entry and is
  48  *            left locked on return.
  49  */
  50 int ntfs_cluster_free_from_rl_nolock(ntfs_volume *vol,
  51                 const runlist_element *rl)
  52 {
  53         struct inode *lcnbmp_vi = vol->lcnbmp_ino;
  54         int ret = 0;
  55
  56         ntfs_debug("Entering.");
  57         if (!rl)
  58                 return 0;
  59         for (; rl->length; rl++) {
  60                 int err;
  61
  62                 if (rl->lcn < 0)
  63                         continue;
  64                 err = ntfs_bitmap_clear_run(lcnbmp_vi, rl->lcn, rl->length);
  65                 if (unlikely(err && (!ret || ret == -ENOMEM) && ret != err))
  66                         ret = err;
  67         }
  68         ntfs_debug("Done.");
  69         return ret;
  70 }
  71
  72 /**
  73  * ntfs_cluster_alloc - allocate clusters on an ntfs volume
  74  * @vol:        mounted ntfs volume on which to allocate the clusters
  75  * @start_vcn:  vcn to use for the first allocated cluster
  76  * @count:      number of clusters to allocate
  77  * @start_lcn:  starting lcn at which to allocate the clusters (or -1 if none)
  78  * @zone:       zone from which to allocate the clusters
  79  * @is_extension:       if 'true', this is an attribute extension
  80  *
  81  * Allocate @count clusters preferably starting at cluster @start_lcn or at the
  82  * current allocator position if @start_lcn is -1, on the mounted ntfs volume
  83  * @vol. @zone is either DATA_ZONE for allocation of normal clusters or
  84  * MFT_ZONE for allocation of clusters for the master file table, i.e. the
  85  * $MFT/$DATA attribute.
  86  *
  87  * @start_vcn specifies the vcn of the first allocated cluster.  This makes
  88  * merging the resulting runlist with the old runlist easier.
  89  *
  90  * If @is_extension is 'true', the caller is allocating clusters to extend an
  91  * attribute and if it is 'false', the caller is allocating clusters to fill a
  92  * hole in an attribute.  Practically the difference is that if @is_extension
  93  * is 'true' the returned runlist will be terminated with LCN_ENOENT and if
  94  * @is_extension is 'false' the runlist will be terminated with
  95  * LCN_RL_NOT_MAPPED.
  96  *
  97  * You need to check the return value with IS_ERR().  If this is false, the
  98  * function was successful and the return value is a runlist describing the
  99  * allocated cluster(s).  If IS_ERR() is true, the function failed and
 100  * PTR_ERR() gives you the error code.
 101  *
 102  * Notes on the allocation algorithm
 103  * =================================
 104  *
 105  * There are two data zones.  First is the area between the end of the mft zone
 106  * and the end of the volume, and second is the area between the start of the
 107  * volume and the start of the mft zone.  On unmodified/standard NTFS 1.x
 108  * volumes, the second data zone does not exist due to the mft zone being
 109  * expanded to cover the start of the volume in order to reserve space for the
 110  * mft bitmap attribute.
 111  *
 112  * This is not the prettiest function but the complexity stems from the need of
 113  * implementing the mft vs data zoned approach and from the fact that we have
 114  * access to the lcn bitmap in portions of up to 8192 bytes at a time, so we
 115  * need to cope with crossing over boundaries of two buffers.  Further, the
 116  * fact that the allocator allows for caller supplied hints as to the location
 117  * of where allocation should begin and the fact that the allocator keeps track
 118  * of where in the data zones the next natural allocation should occur,
 119  * contribute to the complexity of the function.  But it should all be
 120  * worthwhile, because this allocator should: 1) be a full implementation of
 121  * the MFT zone approach used by Windows NT, 2) cause reduction in
 122  * fragmentation, and 3) be speedy in allocations (the code is not optimized
 123  * for speed, but the algorithm is, so further speed improvements are probably
 124  * possible).
 125  *
 126  * FIXME: We should be monitoring cluster allocation and increment the MFT zone
 127  * size dynamically but this is something for the future.  We will just cause
 128  * heavier fragmentation by not doing it and I am not even sure Windows would
 129  * grow the MFT zone dynamically, so it might even be correct not to do this.
 130  * The overhead in doing dynamic MFT zone expansion would be very large and
 131  * unlikely worth the effort. (AIA)
 132  *
 133  * TODO: I have added in double the required zone position pointer wrap around
 134  * logic which can be optimized to having only one of the two logic sets.
 135  * However, having the double logic will work fine, but if we have only one of
 136  * the sets and we get it wrong somewhere, then we get into trouble, so
 137  * removing the duplicate logic requires _very_ careful consideration of _all_
 138  * possible code paths.  So at least for now, I am leaving the double logic -
 139  * better safe than sorry... (AIA)
 140  *
 141  * Locking: - The volume lcn bitmap must be unlocked on entry and is unlocked
 142  *            on return.
 143  *          - This function takes the volume lcn bitmap lock for writing and
 144  *            modifies the bitmap contents.
 145  */
 146 runlist_element *ntfs_cluster_alloc(ntfs_volume *vol, const VCN start_vcn,
 147                 const s64 count, const LCN start_lcn,
 148                 const NTFS_CLUSTER_ALLOCATION_ZONES zone,
 149                 const bool is_extension)
 150 {
 151         LCN zone_start, zone_end, bmp_pos, bmp_initial_pos, last_read_pos, lcn;
 152         LCN prev_lcn = 0, prev_run_len = 0, mft_zone_size;
 153         s64 clusters;
 154         loff_t i_size;
 155         struct inode *lcnbmp_vi;
 156         runlist_element *rl = NULL;
 157         struct address_space *mapping;
 158         struct page *page = NULL;
 159         u8 *buf, *byte;
 160         int err = 0, rlpos, rlsize, buf_size;
 161         u8 pass, done_zones, search_zone, need_writeback = 0, bit;
 162
 163         ntfs_debug("Entering for start_vcn 0x%llx, count 0x%llx, start_lcn "
 164                         "0x%llx, zone %s_ZONE.", (unsigned long long)start_vcn,
 165                         (unsigned long long)count,
 166                         (unsigned long long)start_lcn,
 167                         zone == MFT_ZONE ? "MFT" : "DATA");
 168         BUG_ON(!vol);
 169         lcnbmp_vi = vol->lcnbmp_ino;
 170         BUG_ON(!lcnbmp_vi);
 171         BUG_ON(start_vcn < 0);
 172         BUG_ON(count < 0);
 173         BUG_ON(start_lcn < -1);
 174         BUG_ON(zone < FIRST_ZONE);
 175         BUG_ON(zone > LAST_ZONE);
 176
 177         /* Return NULL if @count is zero. */
 178         if (!count)
 179                 return NULL;
 180         /* Take the lcnbmp lock for writing. */
 181         down_write(&vol->lcnbmp_lock);
 182         /*
 183          * If no specific @start_lcn was requested, use the current data zone
 184          * position, otherwise use the requested @start_lcn but make sure it
 185          * lies outside the mft zone.  Also set done_zones to 0 (no zones done)
 186          * and pass depending on whether we are starting inside a zone (1) or
 187          * at the beginning of a zone (2).  If requesting from the MFT_ZONE,
 188          * we either start at the current position within the mft zone or at
 189          * the specified position.  If the latter is out of bounds then we start
 190          * at the beginning of the MFT_ZONE.
 191          */
 192         done_zones = 0;
 193         pass = 1;
 194         /*
 195          * zone_start and zone_end are the current search range.  search_zone
 196          * is 1 for mft zone, 2 for data zone 1 (end of mft zone till end of
 197          * volume) and 4 for data zone 2 (start of volume till start of mft
 198          * zone).
 199          */
 200         zone_start = start_lcn;
 201         if (zone_start < 0) {
 202                 if (zone == DATA_ZONE)
 203                         zone_start = vol->data1_zone_pos;
 204                 else
 205                         zone_start = vol->mft_zone_pos;
 206                 if (!zone_start) {
 207                         /*
 208                          * Zone starts at beginning of volume which means a
 209                          * single pass is sufficient.
 210                          */
 211                         pass = 2;
 212                 }
 213         } else if (zone == DATA_ZONE && zone_start >= vol->mft_zone_start &&
 214                         zone_start < vol->mft_zone_end) {
 215                 zone_start = vol->mft_zone_end;
 216                 /*
 217                  * Starting at beginning of data1_zone which means a single
 218                  * pass in this zone is sufficient.
 219                  */
 220                 pass = 2;
 221         } else if (zone == MFT_ZONE && (zone_start < vol->mft_zone_start ||
 222                         zone_start >= vol->mft_zone_end)) {
 223                 zone_start = vol->mft_lcn;
 224                 if (!vol->mft_zone_end)
 225                         zone_start = 0;
 226                 /*
 227                  * Starting at beginning of volume which means a single pass
 228                  * is sufficient.
 229                  */
 230                 pass = 2;
 231         }
 232         if (zone == MFT_ZONE) {
 233                 zone_end = vol->mft_zone_end;
 234                 search_zone = 1;
 235         } else /* if (zone == DATA_ZONE) */ {
 236                 /* Skip searching the mft zone. */
 237                 done_zones |= 1;
 238                 if (zone_start >= vol->mft_zone_end) {
 239                         zone_end = vol->nr_clusters;
 240                         search_zone = 2;
 241                 } else {
 242                         zone_end = vol->mft_zone_start;
 243                         search_zone = 4;
 244                 }
 245         }
 246         /*
 247          * bmp_pos is the current bit position inside the bitmap.  We use
 248          * bmp_initial_pos to determine whether or not to do a zone switch.
 249          */
 250         bmp_pos = bmp_initial_pos = zone_start;
 251
 252         /* Loop until all clusters are allocated, i.e. clusters == 0. */
 253         clusters = count;
 254         rlpos = rlsize = 0;
 255         mapping = lcnbmp_vi->i_mapping;
 256         i_size = i_size_read(lcnbmp_vi);
 257         while (1) {
 258                 ntfs_debug("Start of outer while loop: done_zones 0x%x, "
 259                                 "search_zone %i, pass %i, zone_start 0x%llx, "
 260                                 "zone_end 0x%llx, bmp_initial_pos 0x%llx, "
 261                                 "bmp_pos 0x%llx, rlpos %i, rlsize %i.",
 262                                 done_zones, search_zone, pass,
 263                                 (unsigned long long)zone_start,
 264                                 (unsigned long long)zone_end,
 265                                 (unsigned long long)bmp_initial_pos,
 266                                 (unsigned long long)bmp_pos, rlpos, rlsize);
 267                 /* Loop until we run out of free clusters. */
 268                 last_read_pos = bmp_pos >> 3;
 269                 ntfs_debug("last_read_pos 0x%llx.",
 270                                 (unsigned long long)last_read_pos);
 271                 if (last_read_pos > i_size) {
 272                         ntfs_debug("End of attribute reached.  "
 273                                         "Skipping to zone_pass_done.");
 274                         goto zone_pass_done;
 275                 }
 276                 if (likely(page)) {
 277                         if (need_writeback) {
 278                                 ntfs_debug("Marking page dirty.");
 279                                 flush_dcache_page(page);
 280                                 set_page_dirty(page);
 281                                 need_writeback = 0;
 282                         }
 283                         ntfs_unmap_page(page);
 284                 }
 285                 page = ntfs_map_page(mapping, last_read_pos >>
 286                                 PAGE_CACHE_SHIFT);
 287                 if (IS_ERR(page)) {
 288                         err = PTR_ERR(page);
 289                         ntfs_error(vol->sb, "Failed to map page.");
 290                         goto out;
 291                 }
 292                 buf_size = last_read_pos & ~PAGE_CACHE_MASK;
 293                 buf = page_address(page) + buf_size;
 294                 buf_size = PAGE_CACHE_SIZE - buf_size;
 295                 if (unlikely(last_read_pos + buf_size > i_size))
 296                         buf_size = i_size - last_read_pos;
 297                 buf_size <<= 3;
 298                 lcn = bmp_pos & 7;
 299                 bmp_pos &= ~(LCN)7;
 300                 ntfs_debug("Before inner while loop: buf_size %i, lcn 0x%llx, "
 301                                 "bmp_pos 0x%llx, need_writeback %i.", buf_size,
 302                                 (unsigned long long)lcn,
 303                                 (unsigned long long)bmp_pos, need_writeback);
 304                 while (lcn < buf_size && lcn + bmp_pos < zone_end) {
 305                         byte = buf + (lcn >> 3);
 306                         ntfs_debug("In inner while loop: buf_size %i, "
 307                                         "lcn 0x%llx, bmp_pos 0x%llx, "
 308                                         "need_writeback %i, byte ofs 0x%x, "
 309                                         "*byte 0x%x.", buf_size,
 310                                         (unsigned long long)lcn,
 311                                         (unsigned long long)bmp_pos,
 312                                         need_writeback,
 313                                         (unsigned int)(lcn >> 3),
 314                                         (unsigned int)*byte);
 315                         /* Skip full bytes. */
 316                         if (*byte == 0xff) {
 317                                 lcn = (lcn + 8) & ~(LCN)7;
 318                                 ntfs_debug("Continuing while loop 1.");
 319                                 continue;
 320                         }
 321                         bit = 1 << (lcn & 7);
 322                         ntfs_debug("bit 0x%x.", bit);
 323                         /* If the bit is already set, go onto the next one. */
 324                         if (*byte & bit) {
 325                                 lcn++;
 326                                 ntfs_debug("Continuing while loop 2.");
 327                                 continue;
 328                         }
 329                         /*
 330                          * Allocate more memory if needed, including space for
 331                          * the terminator element.
 332                          * ntfs_malloc_nofs() operates on whole pages only.
 333                          */
 334                         if ((rlpos + 2) * sizeof(*rl) > rlsize) {
 335                                 runlist_element *rl2;
 336
 337                                 ntfs_debug("Reallocating memory.");
 338                                 if (!rl)
 339                                         ntfs_debug("First free bit is at LCN "
 340                                                         "0x%llx.",
 341                                                         (unsigned long long)
 342                                                         (lcn + bmp_pos));
 343                                 rl2 = ntfs_malloc_nofs(rlsize + (int)PAGE_SIZE);
 344                                 if (unlikely(!rl2)) {
 345                                         err = -ENOMEM;
 346                                         ntfs_error(vol->sb, "Failed to "
 347                                                         "allocate memory.");
 348                                         goto out;
 349                                 }
 350                                 memcpy(rl2, rl, rlsize);
 351                                 ntfs_free(rl);
 352                                 rl = rl2;
 353                                 rlsize += PAGE_SIZE;
 354                                 ntfs_debug("Reallocated memory, rlsize 0x%x.",
 355                                                 rlsize);
 356                         }
 357                         /* Allocate the bitmap bit. */
 358                         *byte |= bit;
 359                         /* We need to write this bitmap page to disk. */
 360                         need_writeback = 1;
 361                         ntfs_debug("*byte 0x%x, need_writeback is set.",
 362                                         (unsigned int)*byte);
 363                         /*
 364                          * Coalesce with previous run if adjacent LCNs.
 365                          * Otherwise, append a new run.
 366                          */
 367                         ntfs_debug("Adding run (lcn 0x%llx, len 0x%llx), "
 368                                         "prev_lcn 0x%llx, lcn 0x%llx, "
 369                                         "bmp_pos 0x%llx, prev_run_len 0x%llx, "
 370                                         "rlpos %i.",
 371                                         (unsigned long long)(lcn + bmp_pos),
 372                                         1ULL, (unsigned long long)prev_lcn,
 373                                         (unsigned long long)lcn,
 374                                         (unsigned long long)bmp_pos,
 375                                         (unsigned long long)prev_run_len,
 376                                         rlpos);
 377                         if (prev_lcn == lcn + bmp_pos - prev_run_len && rlpos) {
 378                                 ntfs_debug("Coalescing to run (lcn 0x%llx, "
 379                                                 "len 0x%llx).",
 380                                                 (unsigned long long)
 381                                                 rl[rlpos - 1].lcn,
 382                                                 (unsigned long long)
 383                                                 rl[rlpos - 1].length);
 384                                 rl[rlpos - 1].length = ++prev_run_len;
 385                                 ntfs_debug("Run now (lcn 0x%llx, len 0x%llx), "
 386                                                 "prev_run_len 0x%llx.",
 387                                                 (unsigned long long)
 388                                                 rl[rlpos - 1].lcn,
 389                                                 (unsigned long long)
 390                                                 rl[rlpos - 1].length,
 391                                                 (unsigned long long)
 392                                                 prev_run_len);
 393                         } else {
 394                                 if (likely(rlpos)) {
 395                                         ntfs_debug("Adding new run, (previous "
 396                                                         "run lcn 0x%llx, "
 397                                                         "len 0x%llx).",
 398                                                         (unsigned long long)
 399                                                         rl[rlpos - 1].lcn,
 400                                                         (unsigned long long)
 401                                                         rl[rlpos - 1].length);
 402                                         rl[rlpos].vcn = rl[rlpos - 1].vcn +
 403                                                         prev_run_len;
 404                                 } else {
 405                                         ntfs_debug("Adding new run, is first "
 406                                                         "run.");
 407                                         rl[rlpos].vcn = start_vcn;
 408                                 }
 409                                 rl[rlpos].lcn = prev_lcn = lcn + bmp_pos;
 410                                 rl[rlpos].length = prev_run_len = 1;
 411                                 rlpos++;
 412                         }
 413                         /* Done? */
 414                         if (!--clusters) {
 415                                 LCN tc;
 416                                 /*
 417                                  * Update the current zone position.  Positions
 418                                  * of already scanned zones have been updated
 419                                  * during the respective zone switches.
 420                                  */
 421                                 tc = lcn + bmp_pos + 1;
 422                                 ntfs_debug("Done. Updating current zone "
 423                                                 "position, tc 0x%llx, "
 424                                                 "search_zone %i.",
 425                                                 (unsigned long long)tc,
 426                                                 search_zone);
 427                                 switch (search_zone) {
 428                                 case 1:
 429                                         ntfs_debug("Before checks, "
 430                                                         "vol->mft_zone_pos "
 431                                                         "0x%llx.",
 432                                                         (unsigned long long)
 433                                                         vol->mft_zone_pos);
 434                                         if (tc >= vol->mft_zone_end) {
 435                                                 vol->mft_zone_pos =
 436                                                                 vol->mft_lcn;
 437                                                 if (!vol->mft_zone_end)
 438                                                         vol->mft_zone_pos = 0;
 439                                         } else if ((bmp_initial_pos >=
 440                                                         vol->mft_zone_pos ||
 441                                                         tc > vol->mft_zone_pos)
 442                                                         && tc >= vol->mft_lcn)
 443                                                 vol->mft_zone_pos = tc;
 444                                         ntfs_debug("After checks, "
 445                                                         "vol->mft_zone_pos "
 446                                                         "0x%llx.",
 447                                                         (unsigned long long)
 448                                                         vol->mft_zone_pos);
 449                                         break;
 450                                 case 2:
 451                                         ntfs_debug("Before checks, "
 452                                                         "vol->data1_zone_pos "
 453                                                         "0x%llx.",
 454                                                         (unsigned long long)
 455                                                         vol->data1_zone_pos);
 456                                         if (tc >= vol->nr_clusters)
 457                                                 vol->data1_zone_pos =
 458                                                              vol->mft_zone_end;
 459                                         else if ((bmp_initial_pos >=
 460                                                     vol->data1_zone_pos ||
 461                                                     tc > vol->data1_zone_pos)
 462                                                     && tc >= vol->mft_zone_end)
 463                                                 vol->data1_zone_pos = tc;
 464                                         ntfs_debug("After checks, "
 465                                                         "vol->data1_zone_pos "
 466                                                         "0x%llx.",
 467                                                         (unsigned long long)
 468                                                         vol->data1_zone_pos);
 469                                         break;
 470                                 case 4:
 471                                         ntfs_debug("Before checks, "
 472                                                         "vol->data2_zone_pos "
 473                                                         "0x%llx.",
 474                                                         (unsigned long long)
 475                                                         vol->data2_zone_pos);
 476                                         if (tc >= vol->mft_zone_start)
 477                                                 vol->data2_zone_pos = 0;
 478                                         else if (bmp_initial_pos >=
 479                                                       vol->data2_zone_pos ||
 480                                                       tc > vol->data2_zone_pos)
 481                                                 vol->data2_zone_pos = tc;
 482                                         ntfs_debug("After checks, "
 483                                                         "vol->data2_zone_pos "
 484                                                         "0x%llx.",
 485                                                         (unsigned long long)
 486                                                         vol->data2_zone_pos);
 487                                         break;
 488                                 default:
 489                                         BUG();
 490                                 }
 491                                 ntfs_debug("Finished.  Going to out.");
 492                                 goto out;
 493                         }
 494                         lcn++;
 495                 }
 496                 bmp_pos += buf_size;
 497                 ntfs_debug("After inner while loop: buf_size 0x%x, lcn "
 498                                 "0x%llx, bmp_pos 0x%llx, need_writeback %i.",
 499                                 buf_size, (unsigned long long)lcn,
 500                                 (unsigned long long)bmp_pos, need_writeback);
 501                 if (bmp_pos < zone_end) {
 502                         ntfs_debug("Continuing outer while loop, "
 503                                         "bmp_pos 0x%llx, zone_end 0x%llx.",
 504                                         (unsigned long long)bmp_pos,
 505                                         (unsigned long long)zone_end);
 506                         continue;
 507                 }
 508 zone_pass_done: /* Finished with the current zone pass. */
 509                 ntfs_debug("At zone_pass_done, pass %i.", pass);
 510                 if (pass == 1) {
 511                         /*
 512                          * Now do pass 2, scanning the first part of the zone
 513                          * we omitted in pass 1.
 514                          */
 515                         pass = 2;
 516                         zone_end = zone_start;
 517                         switch (search_zone) {
 518                         case 1: /* mft_zone */
 519                                 zone_start = vol->mft_zone_start;
 520                                 break;
 521                         case 2: /* data1_zone */
 522                                 zone_start = vol->mft_zone_end;
 523                                 break;
 524                         case 4: /* data2_zone */
 525                                 zone_start = 0;
 526                                 break;
 527                         default:
 528                                 BUG();
 529                         }
 530                         /* Sanity check. */
 531                         if (zone_end < zone_start)
 532                                 zone_end = zone_start;
 533                         bmp_pos = zone_start;
 534                         ntfs_debug("Continuing outer while loop, pass 2, "
 535                                         "zone_start 0x%llx, zone_end 0x%llx, "
 536                                         "bmp_pos 0x%llx.",
 537                                         (unsigned long long)zone_start,
 538                                         (unsigned long long)zone_end,
 539                                         (unsigned long long)bmp_pos);
 540                         continue;
 541                 } /* pass == 2 */
 542 done_zones_check:
 543                 ntfs_debug("At done_zones_check, search_zone %i, done_zones "
 544                                 "before 0x%x, done_zones after 0x%x.",
 545                                 search_zone, done_zones,
 546                                 done_zones | search_zone);
 547                 done_zones |= search_zone;
 548                 if (done_zones < 7) {
 549                         ntfs_debug("Switching zone.");
 550                         /* Now switch to the next zone we haven't done yet. */
 551                         pass = 1;
 552                         switch (search_zone) {
 553                         case 1:
 554                                 ntfs_debug("Switching from mft zone to data1 "
 555                                                 "zone.");
 556                                 /* Update mft zone position. */
 557                                 if (rlpos) {
 558                                         LCN tc;
 559
 560                                         ntfs_debug("Before checks, "
 561                                                         "vol->mft_zone_pos "
 562                                                         "0x%llx.",
 563                                                         (unsigned long long)
 564                                                         vol->mft_zone_pos);
 565                                         tc = rl[rlpos - 1].lcn +
 566                                                         rl[rlpos - 1].length;
 567                                         if (tc >= vol->mft_zone_end) {
 568                                                 vol->mft_zone_pos =
 569                                                                 vol->mft_lcn;
 570                                                 if (!vol->mft_zone_end)
 571                                                         vol->mft_zone_pos = 0;
 572                                         } else if ((bmp_initial_pos >=
 573                                                         vol->mft_zone_pos ||
 574                                                         tc > vol->mft_zone_pos)
 575                                                         && tc >= vol->mft_lcn)
 576                                                 vol->mft_zone_pos = tc;
 577                                         ntfs_debug("After checks, "
 578                                                         "vol->mft_zone_pos "
 579                                                         "0x%llx.",
 580                                                         (unsigned long long)
 581                                                         vol->mft_zone_pos);
 582                                 }
 583                                 /* Switch from mft zone to data1 zone. */
 584 switch_to_data1_zone:           search_zone = 2;
 585                                 zone_start = bmp_initial_pos =
 586                                                 vol->data1_zone_pos;
 587                                 zone_end = vol->nr_clusters;
 588                                 if (zone_start == vol->mft_zone_end)
 589                                         pass = 2;
 590                                 if (zone_start >= zone_end) {
 591                                         vol->data1_zone_pos = zone_start =
 592                                                         vol->mft_zone_end;
 593                                         pass = 2;
 594                                 }
 595                                 break;
 596                         case 2:
 597                                 ntfs_debug("Switching from data1 zone to "
 598                                                 "data2 zone.");
 599                                 /* Update data1 zone position. */
 600                                 if (rlpos) {
 601                                         LCN tc;
 602
 603                                         ntfs_debug("Before checks, "
 604                                                         "vol->data1_zone_pos "
 605                                                         "0x%llx.",
 606                                                         (unsigned long long)
 607                                                         vol->data1_zone_pos);
 608                                         tc = rl[rlpos - 1].lcn +
 609                                                         rl[rlpos - 1].length;
 610                                         if (tc >= vol->nr_clusters)
 611                                                 vol->data1_zone_pos =
 612                                                              vol->mft_zone_end;
 613                                         else if ((bmp_initial_pos >=
 614                                                     vol->data1_zone_pos ||
 615                                                     tc > vol->data1_zone_pos)
 616                                                     && tc >= vol->mft_zone_end)
 617                                                 vol->data1_zone_pos = tc;
 618                                         ntfs_debug("After checks, "
 619                                                         "vol->data1_zone_pos "
 620                                                         "0x%llx.",
 621                                                         (unsigned long long)
 622                                                         vol->data1_zone_pos);
 623                                 }
 624                                 /* Switch from data1 zone to data2 zone. */
 625                                 search_zone = 4;
 626                                 zone_start = bmp_initial_pos =
 627                                                 vol->data2_zone_pos;
 628                                 zone_end = vol->mft_zone_start;
 629                                 if (!zone_start)
 630                                         pass = 2;
 631                                 if (zone_start >= zone_end) {
 632                                         vol->data2_zone_pos = zone_start =
 633                                                         bmp_initial_pos = 0;
 634                                         pass = 2;
 635                                 }
 636                                 break;
 637                         case 4:
 638                                 ntfs_debug("Switching from data2 zone to "
 639                                                 "data1 zone.");
 640                                 /* Update data2 zone position. */
 641                                 if (rlpos) {
 642                                         LCN tc;
 643
 644                                         ntfs_debug("Before checks, "
 645                                                         "vol->data2_zone_pos "
 646                                                         "0x%llx.",
 647                                                         (unsigned long long)
 648                                                         vol->data2_zone_pos);
 649                                         tc = rl[rlpos - 1].lcn +
 650                                                         rl[rlpos - 1].length;
 651                                         if (tc >= vol->mft_zone_start)
 652                                                 vol->data2_zone_pos = 0;
 653                                         else if (bmp_initial_pos >=
 654                                                       vol->data2_zone_pos ||
 655                                                       tc > vol->data2_zone_pos)
 656                                                 vol->data2_zone_pos = tc;
 657                                         ntfs_debug("After checks, "
 658                                                         "vol->data2_zone_pos "
 659                                                         "0x%llx.",
 660                                                         (unsigned long long)
 661                                                         vol->data2_zone_pos);
 662                                 }
 663                                 /* Switch from data2 zone to data1 zone. */
 664                                 goto switch_to_data1_zone;
 665                         default:
 666                                 BUG();
 667                         }
 668                         ntfs_debug("After zone switch, search_zone %i, "
 669                                         "pass %i, bmp_initial_pos 0x%llx, "
 670                                         "zone_start 0x%llx, zone_end 0x%llx.",
 671                                         search_zone, pass,
 672                                         (unsigned long long)bmp_initial_pos,
 673                                         (unsigned long long)zone_start,
 674                                         (unsigned long long)zone_end);
 675                         bmp_pos = zone_start;
 676                         if (zone_start == zone_end) {
 677                                 ntfs_debug("Empty zone, going to "
 678                                                 "done_zones_check.");
 679                                 /* Empty zone. Don't bother searching it. */
 680                                 goto done_zones_check;
 681                         }
 682                         ntfs_debug("Continuing outer while loop.");
 683                         continue;
 684                 } /* done_zones == 7 */
 685                 ntfs_debug("All zones are finished.");
 686                 /*
 687                  * All zones are finished!  If DATA_ZONE, shrink mft zone.  If
 688                  * MFT_ZONE, we have really run out of space.
 689                  */
 690                 mft_zone_size = vol->mft_zone_end - vol->mft_zone_start;
 691                 ntfs_debug("vol->mft_zone_start 0x%llx, vol->mft_zone_end "
 692                                 "0x%llx, mft_zone_size 0x%llx.",
 693                                 (unsigned long long)vol->mft_zone_start,
 694                                 (unsigned long long)vol->mft_zone_end,
 695                                 (unsigned long long)mft_zone_size);
 696                 if (zone == MFT_ZONE || mft_zone_size <= 0) {
 697                         ntfs_debug("No free clusters left, going to out.");
 698                         /* Really no more space left on device. */
 699                         err = -ENOSPC;
 700                         goto out;
 701                 } /* zone == DATA_ZONE && mft_zone_size > 0 */
 702                 ntfs_debug("Shrinking mft zone.");
 703                 zone_end = vol->mft_zone_end;
 704                 mft_zone_size >>= 1;
 705                 if (mft_zone_size > 0)
 706                         vol->mft_zone_end = vol->mft_zone_start + mft_zone_size;
 707                 else /* mft zone and data2 zone no longer exist. */
 708                         vol->data2_zone_pos = vol->mft_zone_start =
 709                                         vol->mft_zone_end = 0;
 710                 if (vol->mft_zone_pos >= vol->mft_zone_end) {
 711                         vol->mft_zone_pos = vol->mft_lcn;
 712                         if (!vol->mft_zone_end)
 713                                 vol->mft_zone_pos = 0;
 714                 }
 715                 bmp_pos = zone_start = bmp_initial_pos =
 716                                 vol->data1_zone_pos = vol->mft_zone_end;
 717                 search_zone = 2;
 718                 pass = 2;
 719                 done_zones &= ~2;
 720                 ntfs_debug("After shrinking mft zone, mft_zone_size 0x%llx, "
 721                                 "vol->mft_zone_start 0x%llx, "
 722                                 "vol->mft_zone_end 0x%llx, "
 723                                 "vol->mft_zone_pos 0x%llx, search_zone 2, "
 724                                 "pass 2, dones_zones 0x%x, zone_start 0x%llx, "
 725                                 "zone_end 0x%llx, vol->data1_zone_pos 0x%llx, "
 726                                 "continuing outer while loop.",
 727                                 (unsigned long long)mft_zone_size,
 728                                 (unsigned long long)vol->mft_zone_start,
 729                                 (unsigned long long)vol->mft_zone_end,
 730                                 (unsigned long long)vol->mft_zone_pos,
 731                                 done_zones, (unsigned long long)zone_start,
 732                                 (unsigned long long)zone_end,
 733                                 (unsigned long long)vol->data1_zone_pos);
 734         }
 735         ntfs_debug("After outer while loop.");
 736 out:
 737         ntfs_debug("At out.");
 738         /* Add runlist terminator element. */
 739         if (likely(rl)) {
 740                 rl[rlpos].vcn = rl[rlpos - 1].vcn + rl[rlpos - 1].length;
 741                 rl[rlpos].lcn = is_extension ? LCN_ENOENT : LCN_RL_NOT_MAPPED;
 742                 rl[rlpos].length = 0;
 743         }
 744         if (likely(page && !IS_ERR(page))) {
 745                 if (need_writeback) {
 746                         ntfs_debug("Marking page dirty.");
 747                         flush_dcache_page(page);
 748                         set_page_dirty(page);
 749                         need_writeback = 0;
 750                 }
 751                 ntfs_unmap_page(page);
 752         }
 753         if (likely(!err)) {
 754                 up_write(&vol->lcnbmp_lock);
 755                 ntfs_debug("Done.");
 756                 return rl;
 757         }
 758         ntfs_error(vol->sb, "Failed to allocate clusters, aborting "
 759                         "(error %i).", err);
 760         if (rl) {
 761                 int err2;
 762
 763                 if (err == -ENOSPC)
 764                         ntfs_debug("Not enough space to complete allocation, "
 765                                         "err -ENOSPC, first free lcn 0x%llx, "
 766                                         "could allocate up to 0x%llx "
 767                                         "clusters.",
 768                                         (unsigned long long)rl[0].lcn,
 769                                         (unsigned long long)(count - clusters));
 770                 /* Deallocate all allocated clusters. */
 771                 ntfs_debug("Attempting rollback...");
 772                 err2 = ntfs_cluster_free_from_rl_nolock(vol, rl);
 773                 if (err2) {
 774                         ntfs_error(vol->sb, "Failed to rollback (error %i).  "
 775                                         "Leaving inconsistent metadata!  "
 776                                         "Unmount and run chkdsk.", err2);
 777                         NVolSetErrors(vol);
 778                 }
 779                 /* Free the runlist. */
 780                 ntfs_free(rl);
 781         } else if (err == -ENOSPC)
 782                 ntfs_debug("No space left at all, err = -ENOSPC, first free "
 783                                 "lcn = 0x%llx.",
 784                                 (long long)vol->data1_zone_pos);
 785         up_write(&vol->lcnbmp_lock);
 786         return ERR_PTR(err);
 787 }
 788
 789 /**
 790  * __ntfs_cluster_free - free clusters on an ntfs volume
 791  * @ni:         ntfs inode whose runlist describes the clusters to free
 792  * @start_vcn:  vcn in the runlist of @ni at which to start freeing clusters
 793  * @count:      number of clusters to free or -1 for all clusters
 794  * @ctx:        active attribute search context if present or NULL if not
 795  * @is_rollback:        true if this is a rollback operation
 796  *
 797  * Free @count clusters starting at the cluster @start_vcn in the runlist
 798  * described by the vfs inode @ni.
 799  *
 800  * If @count is -1, all clusters from @start_vcn to the end of the runlist are
 801  * deallocated.  Thus, to completely free all clusters in a runlist, use
 802  * @start_vcn = 0 and @count = -1.
 803  *
 804  * If @ctx is specified, it is an active search context of @ni and its base mft
 805  * record.  This is needed when __ntfs_cluster_free() encounters unmapped
 806  * runlist fragments and allows their mapping.  If you do not have the mft
 807  * record mapped, you can specify @ctx as NULL and __ntfs_cluster_free() will
 808  * perform the necessary mapping and unmapping.
 809  *
 810  * Note, __ntfs_cluster_free() saves the state of @ctx on entry and restores it
 811  * before returning.  Thus, @ctx will be left pointing to the same attribute on
 812  * return as on entry.  However, the actual pointers in @ctx may point to
 813  * different memory locations on return, so you must remember to reset any
 814  * cached pointers from the @ctx, i.e. after the call to __ntfs_cluster_free(),
 815  * you will probably want to do:
 816  *      m = ctx->mrec;
 817  *      a = ctx->attr;
 818  * Assuming you cache ctx->attr in a variable @a of type ATTR_RECORD * and that
 819  * you cache ctx->mrec in a variable @m of type MFT_RECORD *.
 820  *
 821  * @is_rollback should always be 'false', it is for internal use to rollback
 822  * errors.  You probably want to use ntfs_cluster_free() instead.
 823  *
 824  * Note, __ntfs_cluster_free() does not modify the runlist, so you have to
 825  * remove from the runlist or mark sparse the freed runs later.
 826  *
 827  * Return the number of deallocated clusters (not counting sparse ones) on
 828  * success and -errno on error.
 829  *
 830  * WARNING: If @ctx is supplied, regardless of whether success or failure is
 831  *          returned, you need to check IS_ERR(@ctx->mrec) and if 'true' the @ctx
 832  *          is no longer valid, i.e. you need to either call
 833  *          ntfs_attr_reinit_search_ctx() or ntfs_attr_put_search_ctx() on it.
 834  *          In that case PTR_ERR(@ctx->mrec) will give you the error code for
 835  *          why the mapping of the old inode failed.
 836  *
 837  * Locking: - The runlist described by @ni must be locked for writing on entry
 838  *            and is locked on return.  Note the runlist may be modified when
 839  *            needed runlist fragments need to be mapped.
 840  *          - The volume lcn bitmap must be unlocked on entry and is unlocked
 841  *            on return.
 842  *          - This function takes the volume lcn bitmap lock for writing and
 843  *            modifies the bitmap contents.
 844  *          - If @ctx is NULL, the base mft record of @ni must not be mapped on
 845  *            entry and it will be left unmapped on return.
 846  *          - If @ctx is not NULL, the base mft record must be mapped on entry
 847  *            and it will be left mapped on return.
 848  */
 849 s64 __ntfs_cluster_free(ntfs_inode *ni, const VCN start_vcn, s64 count,
 850                 ntfs_attr_search_ctx *ctx, const bool is_rollback)
 851 {
 852         s64 delta, to_free, total_freed, real_freed;
 853         ntfs_volume *vol;
 854         struct inode *lcnbmp_vi;
 855         runlist_element *rl;
 856         int err;
 857
 858         BUG_ON(!ni);
 859         ntfs_debug("Entering for i_ino 0x%lx, start_vcn 0x%llx, count "
 860                         "0x%llx.%s", ni->mft_no, (unsigned long long)start_vcn,
 861                         (unsigned long long)count,
 862                         is_rollback ? " (rollback)" : "");
 863         vol = ni->vol;
 864         lcnbmp_vi = vol->lcnbmp_ino;
 865         BUG_ON(!lcnbmp_vi);
 866         BUG_ON(start_vcn < 0);
 867         BUG_ON(count < -1);
 868         /*
 869          * Lock the lcn bitmap for writing but only if not rolling back.  We
 870          * must hold the lock all the way including through rollback otherwise
 871          * rollback is not possible because once we have cleared a bit and
 872          * dropped the lock, anyone could have set the bit again, thus
 873          * allocating the cluster for another use.
 874          */
 875         if (likely(!is_rollback))
 876                 down_write(&vol->lcnbmp_lock);
 877
 878         total_freed = real_freed = 0;
 879
 880         rl = ntfs_attr_find_vcn_nolock(ni, start_vcn, ctx);
 881         if (IS_ERR(rl)) {
 882                 if (!is_rollback)
 883                         ntfs_error(vol->sb, "Failed to find first runlist "
 884                                         "element (error %li), aborting.",
 885                                         PTR_ERR(rl));
 886                 err = PTR_ERR(rl);
 887                 goto err_out;
 888         }
 889         if (unlikely(rl->lcn < LCN_HOLE)) {
 890                 if (!is_rollback)
 891                         ntfs_error(vol->sb, "First runlist element has "
 892                                         "invalid lcn, aborting.");
 893                 err = -EIO;
 894                 goto err_out;
 895         }
 896         /* Find the starting cluster inside the run that needs freeing. */
 897         delta = start_vcn - rl->vcn;
 898
 899         /* The number of clusters in this run that need freeing. */
 900         to_free = rl->length - delta;
 901         if (count >= 0 && to_free > count)
 902                 to_free = count;
 903
 904         if (likely(rl->lcn >= 0)) {
 905                 /* Do the actual freeing of the clusters in this run. */
 906                 err = ntfs_bitmap_set_bits_in_run(lcnbmp_vi, rl->lcn + delta,
 907                                 to_free, likely(!is_rollback) ? 0 : 1);
 908                 if (unlikely(err)) {
 909                         if (!is_rollback)
 910                                 ntfs_error(vol->sb, "Failed to clear first run "
 911                                                 "(error %i), aborting.", err);
 912                         goto err_out;
 913                 }
 914                 /* We have freed @to_free real clusters. */
 915                 real_freed = to_free;
 916         };
 917         /* Go to the next run and adjust the number of clusters left to free. */
 918         ++rl;
 919         if (count >= 0)
 920                 count -= to_free;
 921
 922         /* Keep track of the total "freed" clusters, including sparse ones. */
 923         total_freed = to_free;
 924         /*
 925          * Loop over the remaining runs, using @count as a capping value, and
 926          * free them.
 927          */
 928         for (; rl->length && count != 0; ++rl) {
 929                 if (unlikely(rl->lcn < LCN_HOLE)) {
 930                         VCN vcn;
 931
 932                         /* Attempt to map runlist. */
 933                         vcn = rl->vcn;
 934                         rl = ntfs_attr_find_vcn_nolock(ni, vcn, ctx);
 935                         if (IS_ERR(rl)) {
 936                                 err = PTR_ERR(rl);
 937                                 if (!is_rollback)
 938                                         ntfs_error(vol->sb, "Failed to map "
 939                                                         "runlist fragment or "
 940                                                         "failed to find "
 941                                                         "subsequent runlist "
 942                                                         "element.");
 943                                 goto err_out;
 944                         }
 945                         if (unlikely(rl->lcn < LCN_HOLE)) {
 946                                 if (!is_rollback)
 947                                         ntfs_error(vol->sb, "Runlist element "
 948                                                         "has invalid lcn "
 949                                                         "(0x%llx).",
 950                                                         (unsigned long long)
 951                                                         rl->lcn);
 952                                 err = -EIO;
 953                                 goto err_out;
 954                         }
 955                 }
 956                 /* The number of clusters in this run that need freeing. */
 957                 to_free = rl->length;
 958                 if (count >= 0 && to_free > count)
 959                         to_free = count;
 960
 961                 if (likely(rl->lcn >= 0)) {
 962                         /* Do the actual freeing of the clusters in the run. */
 963                         err = ntfs_bitmap_set_bits_in_run(lcnbmp_vi, rl->lcn,
 964                                         to_free, likely(!is_rollback) ? 0 : 1);
 965                         if (unlikely(err)) {
 966                                 if (!is_rollback)
 967                                         ntfs_error(vol->sb, "Failed to clear "
 968                                                         "subsequent run.");
 969                                 goto err_out;
 970                         }
 971                         /* We have freed @to_free real clusters. */
 972                         real_freed += to_free;
 973                 }
 974                 /* Adjust the number of clusters left to free. */
 975                 if (count >= 0)
 976                         count -= to_free;
 977
 978                 /* Update the total done clusters. */
 979                 total_freed += to_free;
 980         }
 981         if (likely(!is_rollback))
 982                 up_write(&vol->lcnbmp_lock);
 983
 984         BUG_ON(count > 0);
 985
 986         /* We are done.  Return the number of actually freed clusters. */
 987         ntfs_debug("Done.");
 988         return real_freed;
 989 err_out:
 990         if (is_rollback)
 991                 return err;
 992         /* If no real clusters were freed, no need to rollback. */
 993         if (!real_freed) {
 994                 up_write(&vol->lcnbmp_lock);
 995                 return err;
 996         }
 997         /*
 998          * Attempt to rollback and if that succeeds just return the error code.
 999          * If rollback fails, set the volume errors flag, emit an error
1000          * message, and return the error code.
1001          */
1002         delta = __ntfs_cluster_free(ni, start_vcn, total_freed, ctx, true);
1003         if (delta < 0) {
1004                 ntfs_error(vol->sb, "Failed to rollback (error %i).  Leaving "
1005                                 "inconsistent metadata!  Unmount and run "
1006                                 "chkdsk.", (int)delta);
1007                 NVolSetErrors(vol);
1008         }
1009         up_write(&vol->lcnbmp_lock);
1010         ntfs_error(vol->sb, "Aborting (error %i).", err);
1011         return err;
1012 }
1013
1014 #endif /* NTFS_RW */