sys/fs/ext2fs/ext2_alloc.c

   1 /*-
   2  *  modified for Lites 1.1
   3  *
   4  *  Aug 1995, Godmar Back (gback@cs.utah.edu)
   5  *  University of Utah, Department of Computer Science
   6  */
   7 /*-
   8  * Copyright (c) 1982, 1986, 1989, 1993
   9  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
  10  *
  11  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  12  * modification, are permitted provided that the following conditions
  13  * are met:
  14  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  16  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  17  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  18  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  19  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  20  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  21  *    without specific prior written permission.
  22  *
  23  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  24  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  25  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  26  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  27  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  28  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  29  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  30  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  31  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  32  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  33  * SUCH DAMAGE.
  34  *
  35  *      @(#)ffs_alloc.c 8.8 (Berkeley) 2/21/94
  36  * $FreeBSD$
  37  */
  38
  39 #include <sys/param.h>
  40 #include <sys/systm.h>
  41 #include <sys/conf.h>
  42 #include <sys/vnode.h>
  43 #include <sys/stat.h>
  44 #include <sys/mount.h>
  45 #include <sys/sysctl.h>
  46 #include <sys/syslog.h>
  47 #include <sys/buf.h>
  48
  49 #include <fs/ext2fs/inode.h>
  50 #include <fs/ext2fs/ext2_mount.h>
  51 #include <fs/ext2fs/ext2fs.h>
  52 #include <fs/ext2fs/fs.h>
  53 #include <fs/ext2fs/ext2_extern.h>
  54
  55 static daddr_t  ext2_alloccg(struct inode *, int, daddr_t, int);
  56 static daddr_t  ext2_clusteralloc(struct inode *, int, daddr_t, int);
  57 static u_long   ext2_dirpref(struct inode *);
  58 static void     ext2_fserr(struct m_ext2fs *, uid_t, char *);
  59 static u_long   ext2_hashalloc(struct inode *, int, long, int,
  60                                 daddr_t (*)(struct inode *, int, daddr_t,
  61                                                 int));
  62 static daddr_t  ext2_nodealloccg(struct inode *, int, daddr_t, int);
  63 static daddr_t  ext2_mapsearch(struct m_ext2fs *, char *, daddr_t);
  64
  65 /*
  66  * Allocate a block in the file system.
  67  *
  68  * A preference may be optionally specified. If a preference is given
  69  * the following hierarchy is used to allocate a block:
  70  *   1) allocate the requested block.
  71  *   2) allocate a rotationally optimal block in the same cylinder.
  72  *   3) allocate a block in the same cylinder group.
  73  *   4) quadradically rehash into other cylinder groups, until an
  74  *        available block is located.
  75  * If no block preference is given the following hierarchy is used
  76  * to allocate a block:
  77  *   1) allocate a block in the cylinder group that contains the
  78  *        inode for the file.
  79  *   2) quadradically rehash into other cylinder groups, until an
  80  *        available block is located.
  81  */
  82 int
  83 ext2_alloc(ip, lbn, bpref, size, cred, bnp)
  84         struct inode *ip;
  85         int32_t lbn, bpref;
  86         int size;
  87         struct ucred *cred;
  88         int32_t *bnp;
  89 {
  90         struct m_ext2fs *fs;
  91         struct ext2mount *ump;
  92         int32_t bno;
  93         int cg;
  94         *bnp = 0;
  95         fs = ip->i_e2fs;
  96         ump = ip->i_ump;
  97         mtx_assert(EXT2_MTX(ump), MA_OWNED);
  98 #ifdef DIAGNOSTIC
  99         if ((u_int)size > fs->e2fs_bsize || blkoff(fs, size) != 0) {
 100                 vn_printf(ip->i_devvp, "bsize = %lu, size = %d, fs = %s\n",
 101                     (long unsigned int)fs->e2fs_bsize, size, fs->e2fs_fsmnt);
 102                 panic("ext2_alloc: bad size");
 103         }
 104         if (cred == NOCRED)
 105                 panic("ext2_alloc: missing credential");
 106 #endif /* DIAGNOSTIC */
 107         if (size == fs->e2fs_bsize && fs->e2fs->e2fs_fbcount == 0)
 108                 goto nospace;
 109         if (cred->cr_uid != 0 &&
 110                 fs->e2fs->e2fs_fbcount < fs->e2fs->e2fs_rbcount)
 111                 goto nospace;
 112         if (bpref >= fs->e2fs->e2fs_bcount)
 113                 bpref = 0;
 114         if (bpref == 0)
 115                 cg = ino_to_cg(fs, ip->i_number);
 116         else
 117                 cg = dtog(fs, bpref);
 118         bno = (daddr_t)ext2_hashalloc(ip, cg, bpref, fs->e2fs_bsize,
 119                                       ext2_alloccg);
 120         if (bno > 0) {
 121                 /* set next_alloc fields as done in block_getblk */
 122                 ip->i_next_alloc_block = lbn;
 123                 ip->i_next_alloc_goal = bno;
 124
 125                 ip->i_blocks += btodb(fs->e2fs_bsize);
 126                 ip->i_flag |= IN_CHANGE | IN_UPDATE;
 127                 *bnp = bno;
 128                 return (0);
 129         }
 130 nospace:
 131         EXT2_UNLOCK(ump);
 132         ext2_fserr(fs, cred->cr_uid, "file system full");
 133         uprintf("\n%s: write failed, file system is full\n", fs->e2fs_fsmnt);
 134         return (ENOSPC);
 135 }
 136
 137 /*
 138  * Reallocate a sequence of blocks into a contiguous sequence of blocks.
 139  *
 140  * The vnode and an array of buffer pointers for a range of sequential
 141  * logical blocks to be made contiguous is given. The allocator attempts
 142  * to find a range of sequential blocks starting as close as possible to
 143  * an fs_rotdelay offset from the end of the allocation for the logical
 144  * block immediately preceding the current range. If successful, the
 145  * physical block numbers in the buffer pointers and in the inode are
 146  * changed to reflect the new allocation. If unsuccessful, the allocation
 147  * is left unchanged. The success in doing the reallocation is returned.
 148  * Note that the error return is not reflected back to the user. Rather
 149  * the previous block allocation will be used.
 150  */
 151
 152 SYSCTL_NODE(_vfs, OID_AUTO, ext2fs, CTLFLAG_RW, 0, "EXT2FS filesystem");
 153
 154 static int doasyncfree = 1;
 155 SYSCTL_INT(_vfs_ext2fs, OID_AUTO, doasyncfree, CTLFLAG_RW, &doasyncfree, 0,
 156     "Use asychronous writes to update block pointers when freeing blocks");
 157
 158 static int doreallocblks = 1;
 159 SYSCTL_INT(_vfs_ext2fs, OID_AUTO, doreallocblks, CTLFLAG_RW, &doreallocblks, 0, "");
 160
 161 int
 162 ext2_reallocblks(ap)
 163         struct vop_reallocblks_args /* {
 164                 struct vnode *a_vp;
 165                 struct cluster_save *a_buflist;
 166         } */ *ap;
 167 {
 168         struct m_ext2fs *fs;
 169         struct inode *ip;
 170         struct vnode *vp;
 171         struct buf *sbp, *ebp;
 172         int32_t *bap, *sbap, *ebap = 0;
 173         struct ext2mount *ump;
 174         struct cluster_save *buflist;
 175         struct indir start_ap[NIADDR + 1], end_ap[NIADDR + 1], *idp;
 176         int32_t start_lbn, end_lbn, soff, newblk, blkno;
 177         int i, len, start_lvl, end_lvl, pref, ssize;
 178
 179         if (doreallocblks == 0)
 180                   return (ENOSPC);
 181
 182         vp = ap->a_vp;
 183         ip = VTOI(vp);
 184         fs = ip->i_e2fs;
 185         ump = ip->i_ump;
 186
 187         if (fs->e2fs_contigsumsize <= 0)
 188                 return (ENOSPC);
 189
 190         buflist = ap->a_buflist;
 191         len = buflist->bs_nchildren;
 192         start_lbn = buflist->bs_children[0]->b_lblkno;
 193         end_lbn = start_lbn + len - 1;
 194 #ifdef DIAGNOSTIC
 195         for (i = 1; i < len; i++)
 196                 if (buflist->bs_children[i]->b_lblkno != start_lbn + i)
 197                         panic("ext2_reallocblks: non-cluster");
 198 #endif
 199         /*
 200          * If the latest allocation is in a new cylinder group, assume that
 201          * the filesystem has decided to move and do not force it back to
 202          * the previous cylinder group.
 203          */
 204         if (dtog(fs, dbtofsb(fs, buflist->bs_children[0]->b_blkno)) !=
 205             dtog(fs, dbtofsb(fs, buflist->bs_children[len - 1]->b_blkno)))
 206                 return (ENOSPC);
 207         if (ext2_getlbns(vp, start_lbn, start_ap, &start_lvl) ||
 208             ext2_getlbns(vp, end_lbn, end_ap, &end_lvl))
 209                 return (ENOSPC);
 210         /*
 211          * Get the starting offset and block map for the first block.
 212          */
 213         if (start_lvl == 0) {
 214                 sbap = &ip->i_db[0];
 215                 soff = start_lbn;
 216         } else {
 217                 idp = &start_ap[start_lvl - 1];
 218                 if (bread(vp, idp->in_lbn, (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &sbp)) {
 219                         brelse(sbp);
 220                         return (ENOSPC);
 221                 }
 222                 sbap = (int32_t *)sbp->b_data;
 223                 soff = idp->in_off;
 224         }
 225         /*
 226          * If the block range spans two block maps, get the second map.
 227          */
 228         if (end_lvl == 0 || (idp = &end_ap[end_lvl - 1])->in_off + 1 >= len) {
 229                 ssize = len;
 230         } else {
 231 #ifdef DIAGNOSTIC
 232                 if (start_ap[start_lvl-1].in_lbn == idp->in_lbn)
 233                         panic("ext2_reallocblk: start == end");
 234 #endif
 235                 ssize = len - (idp->in_off + 1);
 236                 if (bread(vp, idp->in_lbn, (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &ebp))
 237                         goto fail;
 238                 ebap = (int32_t *)ebp->b_data;
 239         }
 240         /*
 241          * Find the preferred location for the cluster.
 242          */
 243         EXT2_LOCK(ump);
 244         pref = ext2_blkpref(ip, start_lbn, soff, sbap, 0);
 245         /*
 246          * Search the block map looking for an allocation of the desired size.
 247          */
 248         if ((newblk = (int32_t)ext2_hashalloc(ip, dtog(fs, pref), pref,
 249             len, ext2_clusteralloc)) == 0){
 250                 EXT2_UNLOCK(ump);
 251                 goto fail;
 252         }
 253         /*
 254          * We have found a new contiguous block.
 255          *
 256          * First we have to replace the old block pointers with the new
 257          * block pointers in the inode and indirect blocks associated
 258          * with the file.
 259          */
 260 #ifdef DEBUG
 261         printf("realloc: ino %d, lbns %jd-%jd\n\told:", ip->i_number,
 262             (intmax_t)start_lbn, (intmax_t)end_lbn);
 263 #endif /* DEBUG */
 264         blkno = newblk;
 265         for (bap = &sbap[soff], i = 0; i < len; i++, blkno += fs->e2fs_fpb) {
 266                 if (i == ssize) {
 267                         bap = ebap;
 268                         soff = -i;
 269                 }
 270 #ifdef DIAGNOSTIC
 271                 if (buflist->bs_children[i]->b_blkno != fsbtodb(fs, *bap))
 272                         panic("ext2_reallocblks: alloc mismatch");
 273 #endif
 274 #ifdef DEBUG
 275         printf(" %d,", *bap);
 276 #endif /* DEBUG */
 277                 *bap++ = blkno;
 278         }
 279         /*
 280          * Next we must write out the modified inode and indirect blocks.
 281          * For strict correctness, the writes should be synchronous since
 282          * the old block values may have been written to disk. In practise
 283          * they are almost never written, but if we are concerned about
 284          * strict correctness, the `doasyncfree' flag should be set to zero.
 285          *
 286          * The test on `doasyncfree' should be changed to test a flag
 287          * that shows whether the associated buffers and inodes have
 288          * been written. The flag should be set when the cluster is
 289          * started and cleared whenever the buffer or inode is flushed.
 290          * We can then check below to see if it is set, and do the
 291          * synchronous write only when it has been cleared.
 292          */
 293         if (sbap != &ip->i_db[0]) {
 294                 if (doasyncfree)
 295                         bdwrite(sbp);
 296                 else
 297                         bwrite(sbp);
 298         } else {
 299                 ip->i_flag |= IN_CHANGE | IN_UPDATE;
 300                 if (!doasyncfree)
 301                         ext2_update(vp, 1);
 302         }
 303         if (ssize < len) {
 304                 if (doasyncfree)
 305                         bdwrite(ebp);
 306                 else
 307                         bwrite(ebp);
 308         }
 309         /*
 310          * Last, free the old blocks and assign the new blocks to the buffers.
 311          */
 312 #ifdef DEBUG
 313         printf("\n\tnew:");
 314 #endif /* DEBUG */
 315         for (blkno = newblk, i = 0; i < len; i++, blkno += fs->e2fs_fpb) {
 316                 ext2_blkfree(ip, dbtofsb(fs, buflist->bs_children[i]->b_blkno),
 317                     fs->e2fs_bsize);
 318                 buflist->bs_children[i]->b_blkno = fsbtodb(fs, blkno);
 319 #ifdef DEBUG
 320                 printf(" %d,", blkno);
 321 #endif /* DEBUG */
 322         }
 323 #ifdef DEBUG
 324         printf("\n");
 325 #endif /* DEBUG */
 326         return (0);
 327
 328 fail:
 329         if (ssize < len)
 330                 brelse(ebp);
 331         if (sbap != &ip->i_db[0])
 332                 brelse(sbp);
 333         return (ENOSPC);
 334 }
 335
 336 /*
 337  * Allocate an inode in the file system.
 338  *
 339  */
 340 int
 341 ext2_valloc(pvp, mode, cred, vpp)
 342         struct vnode *pvp;
 343         int mode;
 344         struct ucred *cred;
 345         struct vnode **vpp;
 346 {
 347         struct timespec ts;
 348         struct inode *pip;
 349         struct m_ext2fs *fs;
 350         struct inode *ip;
 351         struct ext2mount *ump;
 352         ino_t ino, ipref;
 353         int i, error, cg;
 354
 355         *vpp = NULL;
 356         pip = VTOI(pvp);
 357         fs = pip->i_e2fs;
 358         ump = pip->i_ump;
 359
 360         EXT2_LOCK(ump);
 361         if (fs->e2fs->e2fs_ficount == 0)
 362                 goto noinodes;
 363         /*
 364          * If it is a directory then obtain a cylinder group based on
 365          * ext2_dirpref else obtain it using ino_to_cg. The preferred inode is
 366          * always the next inode.
 367          */
 368         if ((mode & IFMT) == IFDIR) {
 369                 cg = ext2_dirpref(pip);
 370                 if (fs->e2fs_contigdirs[cg] < 255)
 371                         fs->e2fs_contigdirs[cg]++;
 372         } else {
 373                 cg = ino_to_cg(fs, pip->i_number);
 374                 if (fs->e2fs_contigdirs[cg] > 0)
 375                         fs->e2fs_contigdirs[cg]--;
 376         }
 377         ipref = cg * fs->e2fs->e2fs_ipg + 1;
 378         ino = (ino_t)ext2_hashalloc(pip, cg, (long)ipref, mode, ext2_nodealloccg);
 379
 380         if (ino == 0)
 381                 goto noinodes;
 382         error = VFS_VGET(pvp->v_mount, ino, LK_EXCLUSIVE, vpp);
 383         if (error) {
 384                 ext2_vfree(pvp, ino, mode);
 385                 return (error);
 386         }
 387         ip = VTOI(*vpp);
 388
 389         /*
 390          * The question is whether using VGET was such good idea at all:
 391          * Linux doesn't read the old inode in when it is allocating a
 392          * new one. I will set at least i_size and i_blocks to zero.
 393          */
 394         ip->i_size = 0;
 395         ip->i_blocks = 0;
 396         ip->i_mode = 0;
 397         ip->i_flags = 0;
 398         /* now we want to make sure that the block pointers are zeroed out */
 399         for (i = 0; i < NDADDR; i++)
 400                 ip->i_db[i] = 0;
 401         for (i = 0; i < NIADDR; i++)
 402                 ip->i_ib[i] = 0;
 403
 404         /*
 405          * Set up a new generation number for this inode.
 406          * XXX check if this makes sense in ext2
 407          */
 408         if (ip->i_gen == 0 || ++ip->i_gen == 0)
 409                 ip->i_gen = random() / 2 + 1;
 410
 411         vfs_timestamp(&ts);
 412         ip->i_birthtime = ts.tv_sec;
 413         ip->i_birthnsec = ts.tv_nsec;
 414
 415 /*
 416 printf("ext2_valloc: allocated inode %d\n", ino);
 417 */
 418         return (0);
 419 noinodes:
 420         EXT2_UNLOCK(ump);
 421         ext2_fserr(fs, cred->cr_uid, "out of inodes");
 422         uprintf("\n%s: create/symlink failed, no inodes free\n", fs->e2fs_fsmnt);
 423         return (ENOSPC);
 424 }
 425
 426 /*
 427  * Find a cylinder to place a directory.
 428  *
 429  * The policy implemented by this algorithm is to allocate a
 430  * directory inode in the same cylinder group as its parent
 431  * directory, but also to reserve space for its files inodes
 432  * and data. Restrict the number of directories which may be
 433  * allocated one after another in the same cylinder group
 434  * without intervening allocation of files.
 435  *
 436  * If we allocate a first level directory then force allocation
 437  * in another cylinder group.
 438  *
 439  */
 440 static u_long
 441 ext2_dirpref(struct inode *pip)
 442 {
 443         struct m_ext2fs *fs;
 444         int cg, prefcg, dirsize, cgsize;
 445         int avgifree, avgbfree, avgndir, curdirsize;
 446         int minifree, minbfree, maxndir;
 447         int mincg, minndir;
 448         int maxcontigdirs;
 449
 450         mtx_assert(EXT2_MTX(pip->i_ump), MA_OWNED);
 451         fs = pip->i_e2fs;
 452
 453         avgifree = fs->e2fs->e2fs_ficount / fs->e2fs_gcount;
 454         avgbfree = fs->e2fs->e2fs_fbcount / fs->e2fs_gcount;
 455         avgndir  = fs->e2fs_total_dir / fs->e2fs_gcount;
 456
 457         /*
 458          * Force allocation in another cg if creating a first level dir.
 459          */
 460         ASSERT_VOP_LOCKED(ITOV(pip), "ext2fs_dirpref");
 461         if (ITOV(pip)->v_vflag & VV_ROOT) {
 462                 prefcg = arc4random() % fs->e2fs_gcount;
 463                 mincg = prefcg;
 464                 minndir = fs->e2fs_ipg;
 465                 for (cg = prefcg; cg < fs->e2fs_gcount; cg++)
 466                         if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_ndirs < minndir &&
 467                             fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree >= avgifree &&
 468                             fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree >= avgbfree) {
 469                                 mincg = cg;
 470                                 minndir = fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_ndirs;
 471                         }
 472                 for (cg = 0; cg < prefcg; cg++)
 473                         if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_ndirs < minndir &&
 474                             fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree >= avgifree &&
 475                             fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree >= avgbfree) {
 476                                 mincg = cg;
 477                                 minndir = fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_ndirs;
 478                         }
 479
 480                 return (mincg);
 481         }
 482
 483         /*
 484          * Count various limits which used for
 485          * optimal allocation of a directory inode.
 486          */
 487         maxndir = min(avgndir + fs->e2fs_ipg / 16, fs->e2fs_ipg);
 488         minifree = avgifree - avgifree / 4;
 489         if (minifree < 1)
 490                 minifree = 1;
 491         minbfree = avgbfree - avgbfree / 4;
 492         if (minbfree < 1)
 493                 minbfree = 1;
 494         cgsize = fs->e2fs_fsize * fs->e2fs_fpg;
 495         dirsize = AVGDIRSIZE;
 496         curdirsize = avgndir ? (cgsize - avgbfree * fs->e2fs_bsize) / avgndir : 0;
 497         if (dirsize < curdirsize)
 498                 dirsize = curdirsize;
 499         if (dirsize <= 0)
 500                 maxcontigdirs = 0;              /* dirsize overflowed */
 501         else
 502                 maxcontigdirs = min((avgbfree * fs->e2fs_bsize) / dirsize, 255);
 503         maxcontigdirs = min(maxcontigdirs, fs->e2fs_ipg / AFPDIR);
 504         if (maxcontigdirs == 0)
 505                 maxcontigdirs = 1;
 506
 507         /*
 508          * Limit number of dirs in one cg and reserve space for
 509          * regular files, but only if we have no deficit in
 510          * inodes or space.
 511          */
 512         prefcg = ino_to_cg(fs, pip->i_number);
 513         for (cg = prefcg; cg < fs->e2fs_gcount; cg++)
 514                 if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_ndirs < maxndir &&
 515                     fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree >= minifree &&
 516                     fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree >= minbfree) {
 517                         if (fs->e2fs_contigdirs[cg] < maxcontigdirs)
 518                                 return (cg);
 519                 }
 520         for (cg = 0; cg < prefcg; cg++)
 521                 if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_ndirs < maxndir &&
 522                     fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree >= minifree &&
 523                     fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree >= minbfree) {
 524                         if (fs->e2fs_contigdirs[cg] < maxcontigdirs)
 525                                 return (cg);
 526                 }
 527         /*
 528          * This is a backstop when we have deficit in space.
 529          */
 530         for (cg = prefcg; cg < fs->e2fs_gcount; cg++)
 531                 if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree >= avgifree)
 532                         return (cg);
 533         for (cg = 0; cg < prefcg; cg++)
 534                 if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree >= avgifree)
 535                         break;
 536         return (cg);
 537 }
 538
 539 /*
 540  * Select the desired position for the next block in a file.
 541  *
 542  * we try to mimic what Remy does in inode_getblk/block_getblk
 543  *
 544  * we note: blocknr == 0 means that we're about to allocate either
 545  * a direct block or a pointer block at the first level of indirection
 546  * (In other words, stuff that will go in i_db[] or i_ib[])
 547  *
 548  * blocknr != 0 means that we're allocating a block that is none
 549  * of the above. Then, blocknr tells us the number of the block
 550  * that will hold the pointer
 551  */
 552 int32_t
 553 ext2_blkpref(ip, lbn, indx, bap, blocknr)
 554         struct inode *ip;
 555         int32_t lbn;
 556         int indx;
 557         int32_t *bap;
 558         int32_t blocknr;
 559 {
 560         int     tmp;
 561         mtx_assert(EXT2_MTX(ip->i_ump), MA_OWNED);
 562
 563         /* if the next block is actually what we thought it is,
 564            then set the goal to what we thought it should be
 565         */
 566         if (ip->i_next_alloc_block == lbn && ip->i_next_alloc_goal != 0)
 567                 return ip->i_next_alloc_goal;
 568
 569         /* now check whether we were provided with an array that basically
 570            tells us previous blocks to which we want to stay closeby
 571         */
 572         if (bap)
 573                 for (tmp = indx - 1; tmp >= 0; tmp--)
 574                         if (bap[tmp])
 575                                 return bap[tmp];
 576
 577         /* else let's fall back to the blocknr, or, if there is none,
 578            follow the rule that a block should be allocated near its inode
 579         */
 580         return blocknr ? blocknr :
 581                         (int32_t)(ip->i_block_group *
 582                         EXT2_BLOCKS_PER_GROUP(ip->i_e2fs)) +
 583                         ip->i_e2fs->e2fs->e2fs_first_dblock;
 584 }
 585
 586 /*
 587  * Implement the cylinder overflow algorithm.
 588  *
 589  * The policy implemented by this algorithm is:
 590  *   1) allocate the block in its requested cylinder group.
 591  *   2) quadradically rehash on the cylinder group number.
 592  *   3) brute force search for a free block.
 593  */
 594 static u_long
 595 ext2_hashalloc(struct inode *ip, int cg, long pref, int size,
 596                 daddr_t (*allocator)(struct inode *, int, daddr_t, int))
 597 {
 598         struct m_ext2fs *fs;
 599         ino_t result;
 600         int i, icg = cg;
 601
 602         mtx_assert(EXT2_MTX(ip->i_ump), MA_OWNED);
 603         fs = ip->i_e2fs;
 604         /*
 605          * 1: preferred cylinder group
 606          */
 607         result = (*allocator)(ip, cg, pref, size);
 608         if (result)
 609                 return (result);
 610         /*
 611          * 2: quadratic rehash
 612          */
 613         for (i = 1; i < fs->e2fs_gcount; i *= 2) {
 614                 cg += i;
 615                 if (cg >= fs->e2fs_gcount)
 616                         cg -= fs->e2fs_gcount;
 617                 result = (*allocator)(ip, cg, 0, size);
 618                 if (result)
 619                         return (result);
 620         }
 621         /*
 622          * 3: brute force search
 623          * Note that we start at i == 2, since 0 was checked initially,
 624          * and 1 is always checked in the quadratic rehash.
 625          */
 626         cg = (icg + 2) % fs->e2fs_gcount;
 627         for (i = 2; i < fs->e2fs_gcount; i++) {
 628                 result = (*allocator)(ip, cg, 0, size);
 629                 if (result)
 630                         return (result);
 631                 cg++;
 632                 if (cg == fs->e2fs_gcount)
 633                         cg = 0;
 634         }
 635         return (0);
 636 }
 637
 638 /*
 639  * Determine whether a block can be allocated.
 640  *
 641  * Check to see if a block of the appropriate size is available,
 642  * and if it is, allocate it.
 643  */
 644 static daddr_t
 645 ext2_alloccg(struct inode *ip, int cg, daddr_t bpref, int size)
 646 {
 647         struct m_ext2fs *fs;
 648         struct buf *bp;
 649         struct ext2mount *ump;
 650         daddr_t bno, runstart, runlen;
 651         int bit, loc, end, error, start;
 652         char *bbp;
 653         /* XXX ondisk32 */
 654         fs = ip->i_e2fs;
 655         ump = ip->i_ump;
 656         if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree == 0)
 657                 return (0);
 658         EXT2_UNLOCK(ump);
 659         error = bread(ip->i_devvp, fsbtodb(fs,
 660                 fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_b_bitmap),
 661                 (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &bp);
 662         if (error) {
 663                 brelse(bp);
 664                 EXT2_LOCK(ump);
 665                 return (0);
 666         }
 667         if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree == 0) {
 668                 /*
 669                  * Another thread allocated the last block in this
 670                  * group while we were waiting for the buffer.
 671                  */
 672                 brelse(bp);
 673                 EXT2_LOCK(ump);
 674                 return (0);
 675         }
 676         bbp = (char *)bp->b_data;
 677
 678         if (dtog(fs, bpref) != cg)
 679                 bpref = 0;
 680         if (bpref != 0) {
 681                 bpref = dtogd(fs, bpref);
 682                 /*
 683                  * if the requested block is available, use it
 684                  */
 685                 if (isclr(bbp, bpref)) {
 686                         bno = bpref;
 687                         goto gotit;
 688                 }
 689         }
 690         /*
 691          * no blocks in the requested cylinder, so take next
 692          * available one in this cylinder group.
 693          * first try to get 8 contigous blocks, then fall back to a single
 694          * block.
 695          */
 696         if (bpref)
 697                 start = dtogd(fs, bpref) / NBBY;
 698         else
 699                 start = 0;
 700         end = howmany(fs->e2fs->e2fs_fpg, NBBY) - start;
 701 retry:
 702         runlen = 0;
 703         runstart = 0;
 704         for (loc = start; loc < end; loc++) {
 705                 if (bbp[loc] == (char)0xff) {
 706                         runlen = 0;
 707                         continue;
 708                 }
 709
 710                 /* Start of a run, find the number of high clear bits. */
 711                 if (runlen == 0) {
 712                         bit = fls(bbp[loc]);
 713                         runlen = NBBY - bit;
 714                         runstart = loc * NBBY + bit;
 715                 } else if (bbp[loc] == 0) {
 716                         /* Continue a run. */
 717                         runlen += NBBY;
 718                 } else {
 719                         /*
 720                          * Finish the current run.  If it isn't long
 721                          * enough, start a new one.
 722                          */
 723                         bit = ffs(bbp[loc]) - 1;
 724                         runlen += bit;
 725                         if (runlen >= 8) {
 726                                 bno = runstart;
 727                                 goto gotit;
 728                         }
 729
 730                         /* Run was too short, start a new one. */
 731                         bit = fls(bbp[loc]);
 732                         runlen = NBBY - bit;
 733                         runstart = loc * NBBY + bit;
 734                 }
 735
 736                 /* If the current run is long enough, use it. */
 737                 if (runlen >= 8) {
 738                         bno = runstart;
 739                         goto gotit;
 740                 }
 741         }
 742         if (start != 0) {
 743                 end = start;
 744                 start = 0;
 745                 goto retry;
 746         }
 747
 748         bno = ext2_mapsearch(fs, bbp, bpref);
 749         if (bno < 0){
 750                 brelse(bp);
 751                 EXT2_LOCK(ump);
 752                 return (0);
 753         }
 754 gotit:
 755 #ifdef DIAGNOSTIC
 756         if (isset(bbp, bno)) {
 757                 printf("ext2fs_alloccgblk: cg=%d bno=%jd fs=%s\n",
 758                         cg, (intmax_t)bno, fs->e2fs_fsmnt);
 759                 panic("ext2fs_alloccg: dup alloc");
 760         }
 761 #endif
 762         setbit(bbp, bno);
 763         EXT2_LOCK(ump);
 764         ext2_clusteracct(fs, bbp, cg, bno, -1);
 765         fs->e2fs->e2fs_fbcount--;
 766         fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree--;
 767         fs->e2fs_fmod = 1;
 768         EXT2_UNLOCK(ump);
 769         bdwrite(bp);
 770         return (cg * fs->e2fs->e2fs_fpg + fs->e2fs->e2fs_first_dblock + bno);
 771 }
 772
 773 /*
 774  * Determine whether a cluster can be allocated.
 775  */
 776 static daddr_t
 777 ext2_clusteralloc(struct inode *ip, int cg, daddr_t bpref, int len)
 778 {
 779         struct m_ext2fs *fs;
 780         struct ext2mount *ump;
 781         struct buf *bp;
 782         char *bbp;
 783         int bit, error, got, i, loc, run;
 784         int32_t *lp;
 785         daddr_t bno;
 786
 787         fs = ip->i_e2fs;
 788         ump = ip->i_ump;
 789
 790         if (fs->e2fs_maxcluster[cg] < len)
 791                 return (0);
 792
 793         EXT2_UNLOCK(ump);
 794         error = bread(ip->i_devvp,
 795             fsbtodb(fs, fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_b_bitmap),
 796             (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &bp);
 797         if (error)
 798                 goto fail_lock;
 799
 800         bbp = (char *)bp->b_data;
 801         bp->b_xflags |= BX_BKGRDWRITE;
 802
 803         EXT2_LOCK(ump);
 804         /*
 805          * Check to see if a cluster of the needed size (or bigger) is
 806          * available in this cylinder group.
 807          */
 808         lp = &fs->e2fs_clustersum[cg].cs_sum[len];
 809         for (i = len; i <= fs->e2fs_contigsumsize; i++)
 810                 if (*lp++ > 0)
 811                         break;
 812         if (i > fs->e2fs_contigsumsize) {
 813                 /*
 814                  * Update the cluster summary information to reflect
 815                  * the true maximum-sized cluster so that future cluster
 816                  * allocation requests can avoid reading the bitmap only
 817                  * to find no cluster.
 818                  */
 819                 lp = &fs->e2fs_clustersum[cg].cs_sum[len - 1];
 820                         for (i = len - 1; i > 0; i--)
 821                                 if (*lp-- > 0)
 822                                         break;
 823                 fs->e2fs_maxcluster[cg] = i;
 824                 goto fail;
 825         }
 826         EXT2_UNLOCK(ump);
 827
 828         /* Search the bitmap to find a big enough cluster like in FFS. */
 829         if (dtog(fs, bpref) != cg)
 830                 bpref = 0;
 831         if (bpref != 0)
 832                 bpref = dtogd(fs, bpref);
 833         loc = bpref / NBBY;
 834         bit = 1 << (bpref % NBBY);
 835         for (run = 0, got = bpref; got < fs->e2fs->e2fs_fpg; got++) {
 836                 if ((bbp[loc] & bit) != 0)
 837                         run = 0;
 838                 else {
 839                         run++;
 840                         if (run == len)
 841                                 break;
 842                 }
 843                 if ((got & (NBBY - 1)) != (NBBY - 1))
 844                         bit <<= 1;
 845                 else {
 846                         loc++;
 847                         bit = 1;
 848                 }
 849         }
 850
 851         if (got >= fs->e2fs->e2fs_fpg)
 852                 goto fail_lock;
 853
 854         /* Allocate the cluster that we found. */
 855         for (i = 1; i < len; i++)
 856                 if (!isclr(bbp, got - run + i))
 857                         panic("ext2_clusteralloc: map mismatch");
 858
 859         bno = got - run + 1;
 860         if (bno >= fs->e2fs->e2fs_fpg)
 861                 panic("ext2_clusteralloc: allocated out of group");
 862
 863         EXT2_LOCK(ump);
 864         for (i = 0; i < len; i += fs->e2fs_fpb) {
 865                 setbit(bbp, bno + i);
 866                 ext2_clusteracct(fs, bbp, cg, bno + i, -1);
 867                 fs->e2fs->e2fs_fbcount--;
 868                 fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree--;
 869         }
 870         fs->e2fs_fmod = 1;
 871         EXT2_UNLOCK(ump);
 872
 873         bdwrite(bp);
 874         return (cg * fs->e2fs->e2fs_fpg + fs->e2fs->e2fs_first_dblock + bno);
 875
 876 fail_lock:
 877         EXT2_LOCK(ump);
 878 fail:
 879         brelse(bp);
 880         return (0);
 881 }
 882
 883 /*
 884  * Determine whether an inode can be allocated.
 885  *
 886  * Check to see if an inode is available, and if it is,
 887  * allocate it using tode in the specified cylinder group.
 888  */
 889 static daddr_t
 890 ext2_nodealloccg(struct inode *ip, int cg, daddr_t ipref, int mode)
 891 {
 892         struct m_ext2fs *fs;
 893         struct buf *bp;
 894         struct ext2mount *ump;
 895         int error, start, len, loc, map, i;
 896         char *ibp;
 897         ipref--; /* to avoid a lot of (ipref -1) */
 898         if (ipref == -1)
 899                 ipref = 0;
 900         fs = ip->i_e2fs;
 901         ump = ip->i_ump;
 902         if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree == 0)
 903                 return (0);
 904         EXT2_UNLOCK(ump);
 905         error = bread(ip->i_devvp, fsbtodb(fs,
 906                 fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_i_bitmap),
 907                 (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &bp);
 908         if (error) {
 909                 brelse(bp);
 910                 EXT2_LOCK(ump);
 911                 return (0);
 912         }
 913         if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree == 0) {
 914                 /*
 915                  * Another thread allocated the last i-node in this
 916                  * group while we were waiting for the buffer.
 917                  */
 918                 brelse(bp);
 919                 EXT2_LOCK(ump);
 920                 return (0);
 921         }
 922         ibp = (char *)bp->b_data;
 923         if (ipref) {
 924                 ipref %= fs->e2fs->e2fs_ipg;
 925                 if (isclr(ibp, ipref))
 926                         goto gotit;
 927         }
 928         start = ipref / NBBY;
 929         len = howmany(fs->e2fs->e2fs_ipg - ipref, NBBY);
 930         loc = skpc(0xff, len, &ibp[start]);
 931         if (loc == 0) {
 932                 len = start + 1;
 933                 start = 0;
 934                 loc = skpc(0xff, len, &ibp[0]);
 935                 if (loc == 0) {
 936                         printf("cg = %d, ipref = %lld, fs = %s\n",
 937                                 cg, (long long)ipref, fs->e2fs_fsmnt);
 938                         panic("ext2fs_nodealloccg: map corrupted");
 939                         /* NOTREACHED */
 940                 }
 941         }
 942         i = start + len - loc;
 943         map = ibp[i] ^ 0xff;
 944         if (map == 0) {
 945                 printf("fs = %s\n", fs->e2fs_fsmnt);
 946                 panic("ext2fs_nodealloccg: block not in map");
 947         }
 948         ipref = i * NBBY + ffs(map) - 1;
 949 gotit:
 950         setbit(ibp, ipref);
 951         EXT2_LOCK(ump);
 952         fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree--;
 953         fs->e2fs->e2fs_ficount--;
 954         fs->e2fs_fmod = 1;
 955         if ((mode & IFMT) == IFDIR) {
 956                 fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_ndirs++;
 957                 fs->e2fs_total_dir++;
 958         }
 959         EXT2_UNLOCK(ump);
 960         bdwrite(bp);
 961         return (cg * fs->e2fs->e2fs_ipg + ipref +1);
 962 }
 963
 964 /*
 965  * Free a block or fragment.
 966  *
 967  */
 968 void
 969 ext2_blkfree(ip, bno, size)
 970         struct inode *ip;
 971         int32_t bno;
 972         long size;
 973 {
 974         struct m_ext2fs *fs;
 975         struct buf *bp;
 976         struct ext2mount *ump;
 977         int cg, error;
 978         char *bbp;
 979
 980         fs = ip->i_e2fs;
 981         ump = ip->i_ump;
 982         cg = dtog(fs, bno);
 983         if ((u_int)bno >= fs->e2fs->e2fs_bcount) {
 984                 printf("bad block %lld, ino %llu\n", (long long)bno,
 985                     (unsigned long long)ip->i_number);
 986                 ext2_fserr(fs, ip->i_uid, "bad block");
 987                 return;
 988         }
 989         error = bread(ip->i_devvp,
 990                 fsbtodb(fs, fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_b_bitmap),
 991                 (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &bp);
 992         if (error) {
 993                 brelse(bp);
 994                 return;
 995         }
 996         bbp = (char *)bp->b_data;
 997         bno = dtogd(fs, bno);
 998         if (isclr(bbp, bno)) {
 999                 printf("block = %lld, fs = %s\n",
1000                      (long long)bno, fs->e2fs_fsmnt);
1001                 panic("blkfree: freeing free block");
1002         }
1003         clrbit(bbp, bno);
1004         EXT2_LOCK(ump);
1005         ext2_clusteracct(fs, bbp, cg, bno, 1);
1006         fs->e2fs->e2fs_fbcount++;
1007         fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree++;
1008         fs->e2fs_fmod = 1;
1009         EXT2_UNLOCK(ump);
1010         bdwrite(bp);
1011 }
1012
1013 /*
1014  * Free an inode.
1015  *
1016  */
1017 int
1018 ext2_vfree(pvp, ino, mode)
1019         struct vnode *pvp;
1020         ino_t ino;
1021         int mode;
1022 {
1023         struct m_ext2fs *fs;
1024         struct inode *pip;
1025         struct buf *bp;
1026         struct ext2mount *ump;
1027         int error, cg;
1028         char * ibp;
1029 /*      mode_t save_i_mode; */
1030
1031         pip = VTOI(pvp);
1032         fs = pip->i_e2fs;
1033         ump = pip->i_ump;
1034         if ((u_int)ino > fs->e2fs_ipg * fs->e2fs_gcount)
1035                 panic("ext2_vfree: range: devvp = %p, ino = %d, fs = %s",
1036                     pip->i_devvp, ino, fs->e2fs_fsmnt);
1037
1038         cg = ino_to_cg(fs, ino);
1039         error = bread(pip->i_devvp,
1040                 fsbtodb(fs, fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_i_bitmap),
1041                 (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &bp);
1042         if (error) {
1043                 brelse(bp);
1044                 return (0);
1045         }
1046         ibp = (char *)bp->b_data;
1047         ino = (ino - 1) % fs->e2fs->e2fs_ipg;
1048         if (isclr(ibp, ino)) {
1049                 printf("ino = %llu, fs = %s\n",
1050                          (unsigned long long)ino, fs->e2fs_fsmnt);
1051                 if (fs->e2fs_ronly == 0)
1052                         panic("ifree: freeing free inode");
1053         }
1054         clrbit(ibp, ino);
1055         EXT2_LOCK(ump);
1056         fs->e2fs->e2fs_ficount++;
1057         fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree++;
1058         if ((mode & IFMT) == IFDIR) {
1059                 fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_ndirs--;
1060                 fs->e2fs_total_dir--;
1061         }
1062         fs->e2fs_fmod = 1;
1063         EXT2_UNLOCK(ump);
1064         bdwrite(bp);
1065         return (0);
1066 }
1067
1068 /*
1069  * Find a block in the specified cylinder group.
1070  *
1071  * It is a panic if a request is made to find a block if none are
1072  * available.
1073  */
1074 static daddr_t
1075 ext2_mapsearch(struct m_ext2fs *fs, char *bbp, daddr_t bpref)
1076 {
1077         int start, len, loc, i, map;
1078
1079         /*
1080          * find the fragment by searching through the free block
1081          * map for an appropriate bit pattern
1082          */
1083         if (bpref)
1084                 start = dtogd(fs, bpref) / NBBY;
1085         else
1086                 start = 0;
1087         len = howmany(fs->e2fs->e2fs_fpg, NBBY) - start;
1088         loc = skpc(0xff, len, &bbp[start]);
1089         if (loc == 0) {
1090                 len = start + 1;
1091                 start = 0;
1092                 loc = skpc(0xff, len, &bbp[start]);
1093                 if (loc == 0) {
1094                         printf("start = %d, len = %d, fs = %s\n",
1095                                 start, len, fs->e2fs_fsmnt);
1096                         panic("ext2fs_alloccg: map corrupted");
1097                         /* NOTREACHED */
1098                 }
1099         }
1100         i = start + len - loc;
1101         map = bbp[i] ^ 0xff;
1102         if (map == 0) {
1103                 printf("fs = %s\n", fs->e2fs_fsmnt);
1104                 panic("ext2fs_mapsearch: block not in map");
1105         }
1106         return (i * NBBY + ffs(map) - 1);
1107 }
1108
1109 /*
1110  * Fserr prints the name of a file system with an error diagnostic.
1111  *
1112  * The form of the error message is:
1113  *      fs: error message
1114  */
1115 static void
1116 ext2_fserr(fs, uid, cp)
1117         struct m_ext2fs *fs;
1118         uid_t uid;
1119         char *cp;
1120 {
1121
1122         log(LOG_ERR, "uid %u on %s: %s\n", uid, fs->e2fs_fsmnt, cp);
1123 }
1124
1125 int
1126 cg_has_sb(int i)
1127 {
1128         int a3, a5, a7;
1129
1130         if (i == 0 || i == 1)
1131                 return 1;
1132         for (a3 = 3, a5 = 5, a7 = 7;
1133             a3 <= i || a5 <= i || a7 <= i;
1134             a3 *= 3, a5 *= 5, a7 *= 7)
1135                 if (i == a3 || i == a5 || i == a7)
1136                         return 1;
1137         return 0;
1138 }