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(struct inode *ip, int32_t lbn, int32_t bpref, int size,
  84     struct ucred *cred, int32_t *bnp)
  85 {
  86         struct m_ext2fs *fs;
  87         struct ext2mount *ump;
  88         int32_t bno;
  89         int cg;
  90         *bnp = 0;
  91         fs = ip->i_e2fs;
  92         ump = ip->i_ump;
  93         mtx_assert(EXT2_MTX(ump), MA_OWNED);
  94 #ifdef DIAGNOSTIC
  95         if ((u_int)size > fs->e2fs_bsize || blkoff(fs, size) != 0) {
  96                 vn_printf(ip->i_devvp, "bsize = %lu, size = %d, fs = %s\n",
  97                     (long unsigned int)fs->e2fs_bsize, size, fs->e2fs_fsmnt);
  98                 panic("ext2_alloc: bad size");
  99         }
 100         if (cred == NOCRED)
 101                 panic("ext2_alloc: missing credential");
 102 #endif /* DIAGNOSTIC */
 103         if (size == fs->e2fs_bsize && fs->e2fs->e2fs_fbcount == 0)
 104                 goto nospace;
 105         if (cred->cr_uid != 0 &&
 106                 fs->e2fs->e2fs_fbcount < fs->e2fs->e2fs_rbcount)
 107                 goto nospace;
 108         if (bpref >= fs->e2fs->e2fs_bcount)
 109                 bpref = 0;
 110         if (bpref == 0)
 111                 cg = ino_to_cg(fs, ip->i_number);
 112         else
 113                 cg = dtog(fs, bpref);
 114         bno = (daddr_t)ext2_hashalloc(ip, cg, bpref, fs->e2fs_bsize,
 115                                       ext2_alloccg);
 116         if (bno > 0) {
 117                 /* set next_alloc fields as done in block_getblk */
 118                 ip->i_next_alloc_block = lbn;
 119                 ip->i_next_alloc_goal = bno;
 120
 121                 ip->i_blocks += btodb(fs->e2fs_bsize);
 122                 ip->i_flag |= IN_CHANGE | IN_UPDATE;
 123                 *bnp = bno;
 124                 return (0);
 125         }
 126 nospace:
 127         EXT2_UNLOCK(ump);
 128         ext2_fserr(fs, cred->cr_uid, "file system full");
 129         uprintf("\n%s: write failed, file system is full\n", fs->e2fs_fsmnt);
 130         return (ENOSPC);
 131 }
 132
 133 /*
 134  * Reallocate a sequence of blocks into a contiguous sequence of blocks.
 135  *
 136  * The vnode and an array of buffer pointers for a range of sequential
 137  * logical blocks to be made contiguous is given. The allocator attempts
 138  * to find a range of sequential blocks starting as close as possible to
 139  * an fs_rotdelay offset from the end of the allocation for the logical
 140  * block immediately preceding the current range. If successful, the
 141  * physical block numbers in the buffer pointers and in the inode are
 142  * changed to reflect the new allocation. If unsuccessful, the allocation
 143  * is left unchanged. The success in doing the reallocation is returned.
 144  * Note that the error return is not reflected back to the user. Rather
 145  * the previous block allocation will be used.
 146  */
 147
 148 static SYSCTL_NODE(_vfs, OID_AUTO, ext2fs, CTLFLAG_RW, 0, "EXT2FS filesystem");
 149
 150 static int doasyncfree = 0;
 151 SYSCTL_INT(_vfs_ext2fs, OID_AUTO, doasyncfree, CTLFLAG_RW, &doasyncfree, 0,
 152     "Use asychronous writes to update block pointers when freeing blocks");
 153
 154 static int doreallocblks = 0;
 155 SYSCTL_INT(_vfs_ext2fs, OID_AUTO, doreallocblks, CTLFLAG_RW, &doreallocblks, 0, "");
 156
 157 int
 158 ext2_reallocblks(struct vop_reallocblks_args *ap)
 159 {
 160         struct m_ext2fs *fs;
 161         struct inode *ip;
 162         struct vnode *vp;
 163         struct buf *sbp, *ebp;
 164         uint32_t *bap, *sbap, *ebap = 0;
 165         struct ext2mount *ump;
 166         struct cluster_save *buflist;
 167         struct indir start_ap[NIADDR + 1], end_ap[NIADDR + 1], *idp;
 168         int32_t start_lbn, end_lbn, soff, newblk, blkno;
 169         int i, len, start_lvl, end_lvl, pref, ssize;
 170
 171         if (doreallocblks == 0)
 172                   return (ENOSPC);
 173
 174         vp = ap->a_vp;
 175         ip = VTOI(vp);
 176         fs = ip->i_e2fs;
 177         ump = ip->i_ump;
 178
 179         if (fs->e2fs_contigsumsize <= 0)
 180                 return (ENOSPC);
 181
 182         buflist = ap->a_buflist;
 183         len = buflist->bs_nchildren;
 184         start_lbn = buflist->bs_children[0]->b_lblkno;
 185         end_lbn = start_lbn + len - 1;
 186 #ifdef DIAGNOSTIC
 187         for (i = 1; i < len; i++)
 188                 if (buflist->bs_children[i]->b_lblkno != start_lbn + i)
 189                         panic("ext2_reallocblks: non-cluster");
 190 #endif
 191         /*
 192          * If the cluster crosses the boundary for the first indirect
 193          * block, leave space for the indirect block. Indirect blocks
 194          * are initially laid out in a position after the last direct
 195          * block. Block reallocation would usually destroy locality by
 196          * moving the indirect block out of the way to make room for
 197          * data blocks if we didn't compensate here. We should also do
 198          * this for other indirect block boundaries, but it is only
 199          * important for the first one.
 200          */
 201         if (start_lbn < NDADDR && end_lbn >= NDADDR)
 202                 return (ENOSPC);
 203         /*
 204          * If the latest allocation is in a new cylinder group, assume that
 205          * the filesystem has decided to move and do not force it back to
 206          * the previous cylinder group.
 207          */
 208         if (dtog(fs, dbtofsb(fs, buflist->bs_children[0]->b_blkno)) !=
 209             dtog(fs, dbtofsb(fs, buflist->bs_children[len - 1]->b_blkno)))
 210                 return (ENOSPC);
 211         if (ext2_getlbns(vp, start_lbn, start_ap, &start_lvl) ||
 212             ext2_getlbns(vp, end_lbn, end_ap, &end_lvl))
 213                 return (ENOSPC);
 214         /*
 215          * Get the starting offset and block map for the first block.
 216          */
 217         if (start_lvl == 0) {
 218                 sbap = &ip->i_db[0];
 219                 soff = start_lbn;
 220         } else {
 221                 idp = &start_ap[start_lvl - 1];
 222                 if (bread(vp, idp->in_lbn, (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &sbp)) {
 223                         brelse(sbp);
 224                         return (ENOSPC);
 225                 }
 226                 sbap = (int32_t *)sbp->b_data;
 227                 soff = idp->in_off;
 228         }
 229         /*
 230          * If the block range spans two block maps, get the second map.
 231          */
 232         if (end_lvl == 0 || (idp = &end_ap[end_lvl - 1])->in_off + 1 >= len) {
 233                 ssize = len;
 234         } else {
 235 #ifdef DIAGNOSTIC
 236                 if (start_ap[start_lvl-1].in_lbn == idp->in_lbn)
 237                         panic("ext2_reallocblks: start == end");
 238 #endif
 239                 ssize = len - (idp->in_off + 1);
 240                 if (bread(vp, idp->in_lbn, (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &ebp))
 241                         goto fail;
 242                 ebap = (int32_t *)ebp->b_data;
 243         }
 244         /*
 245          * Find the preferred location for the cluster.
 246          */
 247         EXT2_LOCK(ump);
 248         pref = ext2_blkpref(ip, start_lbn, soff, sbap, 0);
 249         /*
 250          * Search the block map looking for an allocation of the desired size.
 251          */
 252         if ((newblk = (int32_t)ext2_hashalloc(ip, dtog(fs, pref), pref,
 253             len, ext2_clusteralloc)) == 0){
 254                 EXT2_UNLOCK(ump);
 255                 goto fail;
 256         }
 257         /*
 258          * We have found a new contiguous block.
 259          *
 260          * First we have to replace the old block pointers with the new
 261          * block pointers in the inode and indirect blocks associated
 262          * with the file.
 263          */
 264 #ifdef DEBUG
 265         printf("realloc: ino %d, lbns %jd-%jd\n\told:", ip->i_number,
 266             (intmax_t)start_lbn, (intmax_t)end_lbn);
 267 #endif /* DEBUG */
 268         blkno = newblk;
 269         for (bap = &sbap[soff], i = 0; i < len; i++, blkno += fs->e2fs_fpb) {
 270                 if (i == ssize) {
 271                         bap = ebap;
 272                         soff = -i;
 273                 }
 274 #ifdef DIAGNOSTIC
 275                 if (buflist->bs_children[i]->b_blkno != fsbtodb(fs, *bap))
 276                         panic("ext2_reallocblks: alloc mismatch");
 277 #endif
 278 #ifdef DEBUG
 279         printf(" %d,", *bap);
 280 #endif /* DEBUG */
 281                 *bap++ = blkno;
 282         }
 283         /*
 284          * Next we must write out the modified inode and indirect blocks.
 285          * For strict correctness, the writes should be synchronous since
 286          * the old block values may have been written to disk. In practise
 287          * they are almost never written, but if we are concerned about
 288          * strict correctness, the `doasyncfree' flag should be set to zero.
 289          *
 290          * The test on `doasyncfree' should be changed to test a flag
 291          * that shows whether the associated buffers and inodes have
 292          * been written. The flag should be set when the cluster is
 293          * started and cleared whenever the buffer or inode is flushed.
 294          * We can then check below to see if it is set, and do the
 295          * synchronous write only when it has been cleared.
 296          */
 297         if (sbap != &ip->i_db[0]) {
 298                 if (doasyncfree)
 299                         bdwrite(sbp);
 300                 else
 301                         bwrite(sbp);
 302         } else {
 303                 ip->i_flag |= IN_CHANGE | IN_UPDATE;
 304                 if (!doasyncfree)
 305                         ext2_update(vp, 1);
 306         }
 307         if (ssize < len) {
 308                 if (doasyncfree)
 309                         bdwrite(ebp);
 310                 else
 311                         bwrite(ebp);
 312         }
 313         /*
 314          * Last, free the old blocks and assign the new blocks to the buffers.
 315          */
 316 #ifdef DEBUG
 317         printf("\n\tnew:");
 318 #endif /* DEBUG */
 319         for (blkno = newblk, i = 0; i < len; i++, blkno += fs->e2fs_fpb) {
 320                 ext2_blkfree(ip, dbtofsb(fs, buflist->bs_children[i]->b_blkno),
 321                     fs->e2fs_bsize);
 322                 buflist->bs_children[i]->b_blkno = fsbtodb(fs, blkno);
 323 #ifdef DEBUG
 324                 printf(" %d,", blkno);
 325 #endif /* DEBUG */
 326         }
 327 #ifdef DEBUG
 328         printf("\n");
 329 #endif /* DEBUG */
 330         return (0);
 331
 332 fail:
 333         if (ssize < len)
 334                 brelse(ebp);
 335         if (sbap != &ip->i_db[0])
 336                 brelse(sbp);
 337         return (ENOSPC);
 338 }
 339
 340 /*
 341  * Allocate an inode in the file system.
 342  *
 343  */
 344 int
 345 ext2_valloc(struct vnode *pvp, int mode, struct ucred *cred, 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(struct inode *ip, int32_t lbn, int indx, int32_t *bap,
 554     int32_t blocknr)
 555 {
 556         int     tmp;
 557         mtx_assert(EXT2_MTX(ip->i_ump), MA_OWNED);
 558
 559         /* if the next block is actually what we thought it is,
 560            then set the goal to what we thought it should be
 561         */
 562         if (ip->i_next_alloc_block == lbn && ip->i_next_alloc_goal != 0)
 563                 return ip->i_next_alloc_goal;
 564
 565         /* now check whether we were provided with an array that basically
 566            tells us previous blocks to which we want to stay closeby
 567         */
 568         if (bap)
 569                 for (tmp = indx - 1; tmp >= 0; tmp--)
 570                         if (bap[tmp])
 571                                 return bap[tmp];
 572
 573         /* else let's fall back to the blocknr, or, if there is none,
 574            follow the rule that a block should be allocated near its inode
 575         */
 576         return blocknr ? blocknr :
 577                         (int32_t)(ip->i_block_group *
 578                         EXT2_BLOCKS_PER_GROUP(ip->i_e2fs)) +
 579                         ip->i_e2fs->e2fs->e2fs_first_dblock;
 580 }
 581
 582 /*
 583  * Implement the cylinder overflow algorithm.
 584  *
 585  * The policy implemented by this algorithm is:
 586  *   1) allocate the block in its requested cylinder group.
 587  *   2) quadradically rehash on the cylinder group number.
 588  *   3) brute force search for a free block.
 589  */
 590 static u_long
 591 ext2_hashalloc(struct inode *ip, int cg, long pref, int size,
 592                 daddr_t (*allocator)(struct inode *, int, daddr_t, int))
 593 {
 594         struct m_ext2fs *fs;
 595         ino_t result;
 596         int i, icg = cg;
 597
 598         mtx_assert(EXT2_MTX(ip->i_ump), MA_OWNED);
 599         fs = ip->i_e2fs;
 600         /*
 601          * 1: preferred cylinder group
 602          */
 603         result = (*allocator)(ip, cg, pref, size);
 604         if (result)
 605                 return (result);
 606         /*
 607          * 2: quadratic rehash
 608          */
 609         for (i = 1; i < fs->e2fs_gcount; i *= 2) {
 610                 cg += i;
 611                 if (cg >= fs->e2fs_gcount)
 612                         cg -= fs->e2fs_gcount;
 613                 result = (*allocator)(ip, cg, 0, size);
 614                 if (result)
 615                         return (result);
 616         }
 617         /*
 618          * 3: brute force search
 619          * Note that we start at i == 2, since 0 was checked initially,
 620          * and 1 is always checked in the quadratic rehash.
 621          */
 622         cg = (icg + 2) % fs->e2fs_gcount;
 623         for (i = 2; i < fs->e2fs_gcount; i++) {
 624                 result = (*allocator)(ip, cg, 0, size);
 625                 if (result)
 626                         return (result);
 627                 cg++;
 628                 if (cg == fs->e2fs_gcount)
 629                         cg = 0;
 630         }
 631         return (0);
 632 }
 633
 634 /*
 635  * Determine whether a block can be allocated.
 636  *
 637  * Check to see if a block of the appropriate size is available,
 638  * and if it is, allocate it.
 639  */
 640 static daddr_t
 641 ext2_alloccg(struct inode *ip, int cg, daddr_t bpref, int size)
 642 {
 643         struct m_ext2fs *fs;
 644         struct buf *bp;
 645         struct ext2mount *ump;
 646         daddr_t bno, runstart, runlen;
 647         int bit, loc, end, error, start;
 648         char *bbp;
 649         /* XXX ondisk32 */
 650         fs = ip->i_e2fs;
 651         ump = ip->i_ump;
 652         if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree == 0)
 653                 return (0);
 654         EXT2_UNLOCK(ump);
 655         error = bread(ip->i_devvp, fsbtodb(fs,
 656                 fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_b_bitmap),
 657                 (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &bp);
 658         if (error) {
 659                 brelse(bp);
 660                 EXT2_LOCK(ump);
 661                 return (0);
 662         }
 663         if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree == 0) {
 664                 /*
 665                  * Another thread allocated the last block in this
 666                  * group while we were waiting for the buffer.
 667                  */
 668                 brelse(bp);
 669                 EXT2_LOCK(ump);
 670                 return (0);
 671         }
 672         bbp = (char *)bp->b_data;
 673
 674         if (dtog(fs, bpref) != cg)
 675                 bpref = 0;
 676         if (bpref != 0) {
 677                 bpref = dtogd(fs, bpref);
 678                 /*
 679                  * if the requested block is available, use it
 680                  */
 681                 if (isclr(bbp, bpref)) {
 682                         bno = bpref;
 683                         goto gotit;
 684                 }
 685         }
 686         /*
 687          * no blocks in the requested cylinder, so take next
 688          * available one in this cylinder group.
 689          * first try to get 8 contigous blocks, then fall back to a single
 690          * block.
 691          */
 692         if (bpref)
 693                 start = dtogd(fs, bpref) / NBBY;
 694         else
 695                 start = 0;
 696         end = howmany(fs->e2fs->e2fs_fpg, NBBY) - start;
 697 retry:
 698         runlen = 0;
 699         runstart = 0;
 700         for (loc = start; loc < end; loc++) {
 701                 if (bbp[loc] == (char)0xff) {
 702                         runlen = 0;
 703                         continue;
 704                 }
 705
 706                 /* Start of a run, find the number of high clear bits. */
 707                 if (runlen == 0) {
 708                         bit = fls(bbp[loc]);
 709                         runlen = NBBY - bit;
 710                         runstart = loc * NBBY + bit;
 711                 } else if (bbp[loc] == 0) {
 712                         /* Continue a run. */
 713                         runlen += NBBY;
 714                 } else {
 715                         /*
 716                          * Finish the current run.  If it isn't long
 717                          * enough, start a new one.
 718                          */
 719                         bit = ffs(bbp[loc]) - 1;
 720                         runlen += bit;
 721                         if (runlen >= 8) {
 722                                 bno = runstart;
 723                                 goto gotit;
 724                         }
 725
 726                         /* Run was too short, start a new one. */
 727                         bit = fls(bbp[loc]);
 728                         runlen = NBBY - bit;
 729                         runstart = loc * NBBY + bit;
 730                 }
 731
 732                 /* If the current run is long enough, use it. */
 733                 if (runlen >= 8) {
 734                         bno = runstart;
 735                         goto gotit;
 736                 }
 737         }
 738         if (start != 0) {
 739                 end = start;
 740                 start = 0;
 741                 goto retry;
 742         }
 743
 744         bno = ext2_mapsearch(fs, bbp, bpref);
 745         if (bno < 0){
 746                 brelse(bp);
 747                 EXT2_LOCK(ump);
 748                 return (0);
 749         }
 750 gotit:
 751 #ifdef DIAGNOSTIC
 752         if (isset(bbp, bno)) {
 753                 printf("ext2fs_alloccgblk: cg=%d bno=%jd fs=%s\n",
 754                         cg, (intmax_t)bno, fs->e2fs_fsmnt);
 755                 panic("ext2fs_alloccg: dup alloc");
 756         }
 757 #endif
 758         setbit(bbp, bno);
 759         EXT2_LOCK(ump);
 760         ext2_clusteracct(fs, bbp, cg, bno, -1);
 761         fs->e2fs->e2fs_fbcount--;
 762         fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree--;
 763         fs->e2fs_fmod = 1;
 764         EXT2_UNLOCK(ump);
 765         bdwrite(bp);
 766         return (cg * fs->e2fs->e2fs_fpg + fs->e2fs->e2fs_first_dblock + bno);
 767 }
 768
 769 /*
 770  * Determine whether a cluster can be allocated.
 771  */
 772 static daddr_t
 773 ext2_clusteralloc(struct inode *ip, int cg, daddr_t bpref, int len)
 774 {
 775         struct m_ext2fs *fs;
 776         struct ext2mount *ump;
 777         struct buf *bp;
 778         char *bbp;
 779         int bit, error, got, i, loc, run;
 780         int32_t *lp;
 781         daddr_t bno;
 782
 783         fs = ip->i_e2fs;
 784         ump = ip->i_ump;
 785
 786         if (fs->e2fs_maxcluster[cg] < len)
 787                 return (0);
 788
 789         EXT2_UNLOCK(ump);
 790         error = bread(ip->i_devvp,
 791             fsbtodb(fs, fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_b_bitmap),
 792             (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &bp);
 793         if (error)
 794                 goto fail_lock;
 795
 796         bbp = (char *)bp->b_data;
 797         bp->b_xflags |= BX_BKGRDWRITE;
 798
 799         EXT2_LOCK(ump);
 800         /*
 801          * Check to see if a cluster of the needed size (or bigger) is
 802          * available in this cylinder group.
 803          */
 804         lp = &fs->e2fs_clustersum[cg].cs_sum[len];
 805         for (i = len; i <= fs->e2fs_contigsumsize; i++)
 806                 if (*lp++ > 0)
 807                         break;
 808         if (i > fs->e2fs_contigsumsize) {
 809                 /*
 810                  * Update the cluster summary information to reflect
 811                  * the true maximum-sized cluster so that future cluster
 812                  * allocation requests can avoid reading the bitmap only
 813                  * to find no cluster.
 814                  */
 815                 lp = &fs->e2fs_clustersum[cg].cs_sum[len - 1];
 816                         for (i = len - 1; i > 0; i--)
 817                                 if (*lp-- > 0)
 818                                         break;
 819                 fs->e2fs_maxcluster[cg] = i;
 820                 goto fail;
 821         }
 822         EXT2_UNLOCK(ump);
 823
 824         /* Search the bitmap to find a big enough cluster like in FFS. */
 825         if (dtog(fs, bpref) != cg)
 826                 bpref = 0;
 827         if (bpref != 0)
 828                 bpref = dtogd(fs, bpref);
 829         loc = bpref / NBBY;
 830         bit = 1 << (bpref % NBBY);
 831         for (run = 0, got = bpref; got < fs->e2fs->e2fs_fpg; got++) {
 832                 if ((bbp[loc] & bit) != 0)
 833                         run = 0;
 834                 else {
 835                         run++;
 836                         if (run == len)
 837                                 break;
 838                 }
 839                 if ((got & (NBBY - 1)) != (NBBY - 1))
 840                         bit <<= 1;
 841                 else {
 842                         loc++;
 843                         bit = 1;
 844                 }
 845         }
 846
 847         if (got >= fs->e2fs->e2fs_fpg)
 848                 goto fail_lock;
 849
 850         /* Allocate the cluster that we found. */
 851         for (i = 1; i < len; i++)
 852                 if (!isclr(bbp, got - run + i))
 853                         panic("ext2_clusteralloc: map mismatch");
 854
 855         bno = got - run + 1;
 856         if (bno >= fs->e2fs->e2fs_fpg)
 857                 panic("ext2_clusteralloc: allocated out of group");
 858
 859         EXT2_LOCK(ump);
 860         for (i = 0; i < len; i += fs->e2fs_fpb) {
 861                 setbit(bbp, bno + i);
 862                 ext2_clusteracct(fs, bbp, cg, bno + i, -1);
 863                 fs->e2fs->e2fs_fbcount--;
 864                 fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree--;
 865         }
 866         fs->e2fs_fmod = 1;
 867         EXT2_UNLOCK(ump);
 868
 869         bdwrite(bp);
 870         return (cg * fs->e2fs->e2fs_fpg + fs->e2fs->e2fs_first_dblock + bno);
 871
 872 fail_lock:
 873         EXT2_LOCK(ump);
 874 fail:
 875         brelse(bp);
 876         return (0);
 877 }
 878
 879 /*
 880  * Determine whether an inode can be allocated.
 881  *
 882  * Check to see if an inode is available, and if it is,
 883  * allocate it using tode in the specified cylinder group.
 884  */
 885 static daddr_t
 886 ext2_nodealloccg(struct inode *ip, int cg, daddr_t ipref, int mode)
 887 {
 888         struct m_ext2fs *fs;
 889         struct buf *bp;
 890         struct ext2mount *ump;
 891         int error, start, len, loc, map, i;
 892         char *ibp;
 893         ipref--; /* to avoid a lot of (ipref -1) */
 894         if (ipref == -1)
 895                 ipref = 0;
 896         fs = ip->i_e2fs;
 897         ump = ip->i_ump;
 898         if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree == 0)
 899                 return (0);
 900         EXT2_UNLOCK(ump);
 901         error = bread(ip->i_devvp, fsbtodb(fs,
 902                 fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_i_bitmap),
 903                 (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &bp);
 904         if (error) {
 905                 brelse(bp);
 906                 EXT2_LOCK(ump);
 907                 return (0);
 908         }
 909         if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree == 0) {
 910                 /*
 911                  * Another thread allocated the last i-node in this
 912                  * group while we were waiting for the buffer.
 913                  */
 914                 brelse(bp);
 915                 EXT2_LOCK(ump);
 916                 return (0);
 917         }
 918         ibp = (char *)bp->b_data;
 919         if (ipref) {
 920                 ipref %= fs->e2fs->e2fs_ipg;
 921                 if (isclr(ibp, ipref))
 922                         goto gotit;
 923         }
 924         start = ipref / NBBY;
 925         len = howmany(fs->e2fs->e2fs_ipg - ipref, NBBY);
 926         loc = skpc(0xff, len, &ibp[start]);
 927         if (loc == 0) {
 928                 len = start + 1;
 929                 start = 0;
 930                 loc = skpc(0xff, len, &ibp[0]);
 931                 if (loc == 0) {
 932                         printf("cg = %d, ipref = %lld, fs = %s\n",
 933                                 cg, (long long)ipref, fs->e2fs_fsmnt);
 934                         panic("ext2fs_nodealloccg: map corrupted");
 935                         /* NOTREACHED */
 936                 }
 937         }
 938         i = start + len - loc;
 939         map = ibp[i] ^ 0xff;
 940         if (map == 0) {
 941                 printf("fs = %s\n", fs->e2fs_fsmnt);
 942                 panic("ext2fs_nodealloccg: block not in map");
 943         }
 944         ipref = i * NBBY + ffs(map) - 1;
 945 gotit:
 946         setbit(ibp, ipref);
 947         EXT2_LOCK(ump);
 948         fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree--;
 949         fs->e2fs->e2fs_ficount--;
 950         fs->e2fs_fmod = 1;
 951         if ((mode & IFMT) == IFDIR) {
 952                 fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_ndirs++;
 953                 fs->e2fs_total_dir++;
 954         }
 955         EXT2_UNLOCK(ump);
 956         bdwrite(bp);
 957         return (cg * fs->e2fs->e2fs_ipg + ipref +1);
 958 }
 959
 960 /*
 961  * Free a block or fragment.
 962  *
 963  */
 964 void
 965 ext2_blkfree(struct inode *ip, int32_t bno, long size)
 966 {
 967         struct m_ext2fs *fs;
 968         struct buf *bp;
 969         struct ext2mount *ump;
 970         int cg, error;
 971         char *bbp;
 972
 973         fs = ip->i_e2fs;
 974         ump = ip->i_ump;
 975         cg = dtog(fs, bno);
 976         if ((u_int)bno >= fs->e2fs->e2fs_bcount) {
 977                 printf("bad block %lld, ino %llu\n", (long long)bno,
 978                     (unsigned long long)ip->i_number);
 979                 ext2_fserr(fs, ip->i_uid, "bad block");
 980                 return;
 981         }
 982         error = bread(ip->i_devvp,
 983                 fsbtodb(fs, fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_b_bitmap),
 984                 (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &bp);
 985         if (error) {
 986                 brelse(bp);
 987                 return;
 988         }
 989         bbp = (char *)bp->b_data;
 990         bno = dtogd(fs, bno);
 991         if (isclr(bbp, bno)) {
 992                 printf("block = %lld, fs = %s\n",
 993                      (long long)bno, fs->e2fs_fsmnt);
 994                 panic("ext2_blkfree: freeing free block");
 995         }
 996         clrbit(bbp, bno);
 997         EXT2_LOCK(ump);
 998         ext2_clusteracct(fs, bbp, cg, bno, 1);
 999         fs->e2fs->e2fs_fbcount++;
1000         fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree++;
1001         fs->e2fs_fmod = 1;
1002         EXT2_UNLOCK(ump);
1003         bdwrite(bp);
1004 }
1005
1006 /*
1007  * Free an inode.
1008  *
1009  */
1010 int
1011 ext2_vfree(struct vnode *pvp, ino_t ino, int mode)
1012 {
1013         struct m_ext2fs *fs;
1014         struct inode *pip;
1015         struct buf *bp;
1016         struct ext2mount *ump;
1017         int error, cg;
1018         char * ibp;
1019
1020         pip = VTOI(pvp);
1021         fs = pip->i_e2fs;
1022         ump = pip->i_ump;
1023         if ((u_int)ino > fs->e2fs_ipg * fs->e2fs_gcount)
1024                 panic("ext2_vfree: range: devvp = %p, ino = %d, fs = %s",
1025                     pip->i_devvp, ino, fs->e2fs_fsmnt);
1026
1027         cg = ino_to_cg(fs, ino);
1028         error = bread(pip->i_devvp,
1029                 fsbtodb(fs, fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_i_bitmap),
1030                 (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &bp);
1031         if (error) {
1032                 brelse(bp);
1033                 return (0);
1034         }
1035         ibp = (char *)bp->b_data;
1036         ino = (ino - 1) % fs->e2fs->e2fs_ipg;
1037         if (isclr(ibp, ino)) {
1038                 printf("ino = %llu, fs = %s\n",
1039                          (unsigned long long)ino, fs->e2fs_fsmnt);
1040                 if (fs->e2fs_ronly == 0)
1041                         panic("ext2_vfree: freeing free inode");
1042         }
1043         clrbit(ibp, ino);
1044         EXT2_LOCK(ump);
1045         fs->e2fs->e2fs_ficount++;
1046         fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree++;
1047         if ((mode & IFMT) == IFDIR) {
1048                 fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_ndirs--;
1049                 fs->e2fs_total_dir--;
1050         }
1051         fs->e2fs_fmod = 1;
1052         EXT2_UNLOCK(ump);
1053         bdwrite(bp);
1054         return (0);
1055 }
1056
1057 /*
1058  * Find a block in the specified cylinder group.
1059  *
1060  * It is a panic if a request is made to find a block if none are
1061  * available.
1062  */
1063 static daddr_t
1064 ext2_mapsearch(struct m_ext2fs *fs, char *bbp, daddr_t bpref)
1065 {
1066         int start, len, loc, i, map;
1067
1068         /*
1069          * find the fragment by searching through the free block
1070          * map for an appropriate bit pattern
1071          */
1072         if (bpref)
1073                 start = dtogd(fs, bpref) / NBBY;
1074         else
1075                 start = 0;
1076         len = howmany(fs->e2fs->e2fs_fpg, NBBY) - start;
1077         loc = skpc(0xff, len, &bbp[start]);
1078         if (loc == 0) {
1079                 len = start + 1;
1080                 start = 0;
1081                 loc = skpc(0xff, len, &bbp[start]);
1082                 if (loc == 0) {
1083                         printf("start = %d, len = %d, fs = %s\n",
1084                                 start, len, fs->e2fs_fsmnt);
1085                         panic("ext2_mapsearch: map corrupted");
1086                         /* NOTREACHED */
1087                 }
1088         }
1089         i = start + len - loc;
1090         map = bbp[i] ^ 0xff;
1091         if (map == 0) {
1092                 printf("fs = %s\n", fs->e2fs_fsmnt);
1093                 panic("ext2fs_mapsearch: block not in map");
1094         }
1095         return (i * NBBY + ffs(map) - 1);
1096 }
1097
1098 /*
1099  * Fserr prints the name of a file system with an error diagnostic.
1100  *
1101  * The form of the error message is:
1102  *      fs: error message
1103  */
1104 static void
1105 ext2_fserr(struct m_ext2fs *fs, uid_t uid, char *cp)
1106 {
1107
1108         log(LOG_ERR, "uid %u on %s: %s\n", uid, fs->e2fs_fsmnt, cp);
1109 }
1110
1111 int
1112 cg_has_sb(int i)
1113 {
1114         int a3, a5, a7;
1115
1116         if (i == 0 || i == 1)
1117                 return 1;
1118         for (a3 = 3, a5 = 5, a7 = 7;
1119             a3 <= i || a5 <= i || a7 <= i;
1120             a3 *= 3, a5 *= 5, a7 *= 7)
1121                 if (i == a3 || i == a5 || i == a7)
1122                         return 1;
1123         return 0;
1124 }