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/fs.h>
  50 #include <fs/ext2fs/inode.h>
  51 #include <fs/ext2fs/ext2_mount.h>
  52 #include <fs/ext2fs/ext2fs.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 filesystem.
  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, daddr_t lbn, e4fs_daddr_t bpref, int size,
  84     struct ucred *cred, e4fs_daddr_t *bnp)
  85 {
  86         struct m_ext2fs *fs;
  87         struct ext2mount *ump;
  88         int32_t bno;
  89         int cg;
  90
  91         *bnp = 0;
  92         fs = ip->i_e2fs;
  93         ump = ip->i_ump;
  94         mtx_assert(EXT2_MTX(ump), MA_OWNED);
  95 #ifdef INVARIANTS
  96         if ((u_int)size > fs->e2fs_bsize || blkoff(fs, size) != 0) {
  97                 vn_printf(ip->i_devvp, "bsize = %lu, size = %d, fs = %s\n",
  98                     (long unsigned int)fs->e2fs_bsize, size, fs->e2fs_fsmnt);
  99                 panic("ext2_alloc: bad size");
 100         }
 101         if (cred == NOCRED)
 102                 panic("ext2_alloc: missing credential");
 103 #endif          /* INVARIANTS */
 104         if (size == fs->e2fs_bsize && fs->e2fs->e2fs_fbcount == 0)
 105                 goto nospace;
 106         if (cred->cr_uid != 0 &&
 107             fs->e2fs->e2fs_fbcount < fs->e2fs->e2fs_rbcount)
 108                 goto nospace;
 109         if (bpref >= fs->e2fs->e2fs_bcount)
 110                 bpref = 0;
 111         if (bpref == 0)
 112                 cg = ino_to_cg(fs, ip->i_number);
 113         else
 114                 cg = dtog(fs, bpref);
 115         bno = (daddr_t)ext2_hashalloc(ip, cg, bpref, fs->e2fs_bsize,
 116             ext2_alloccg);
 117         if (bno > 0) {
 118                 /* set next_alloc fields as done in block_getblk */
 119                 ip->i_next_alloc_block = lbn;
 120                 ip->i_next_alloc_goal = bno;
 121
 122                 ip->i_blocks += btodb(fs->e2fs_bsize);
 123                 ip->i_flag |= IN_CHANGE | IN_UPDATE;
 124                 *bnp = bno;
 125                 return (0);
 126         }
 127 nospace:
 128         EXT2_UNLOCK(ump);
 129         ext2_fserr(fs, cred->cr_uid, "filesystem full");
 130         uprintf("\n%s: write failed, filesystem is full\n", fs->e2fs_fsmnt);
 131         return (ENOSPC);
 132 }
 133
 134 /*
 135  * Reallocate a sequence of blocks into a contiguous sequence of blocks.
 136  *
 137  * The vnode and an array of buffer pointers for a range of sequential
 138  * logical blocks to be made contiguous is given. The allocator attempts
 139  * to find a range of sequential blocks starting as close as possible to
 140  * an fs_rotdelay offset from the end of the allocation for the logical
 141  * block immediately preceding the current range. If successful, the
 142  * physical block numbers in the buffer pointers and in the inode are
 143  * changed to reflect the new allocation. If unsuccessful, the allocation
 144  * is left unchanged. The success in doing the reallocation is returned.
 145  * Note that the error return is not reflected back to the user. Rather
 146  * the previous block allocation will be used.
 147  */
 148
 149 static SYSCTL_NODE(_vfs, OID_AUTO, ext2fs, CTLFLAG_RW, 0, "EXT2FS filesystem");
 150
 151 static int doasyncfree = 1;
 152
 153 SYSCTL_INT(_vfs_ext2fs, OID_AUTO, doasyncfree, CTLFLAG_RW, &doasyncfree, 0,
 154     "Use asychronous writes to update block pointers when freeing blocks");
 155
 156 static int doreallocblks = 1;
 157
 158 SYSCTL_INT(_vfs_ext2fs, OID_AUTO, doreallocblks, CTLFLAG_RW, &doreallocblks, 0, "");
 159
 160 int
 161 ext2_reallocblks(struct vop_reallocblks_args *ap)
 162 {
 163         struct m_ext2fs *fs;
 164         struct inode *ip;
 165         struct vnode *vp;
 166         struct buf *sbp, *ebp;
 167         uint32_t *bap, *sbap, *ebap;
 168         struct ext2mount *ump;
 169         struct cluster_save *buflist;
 170         struct indir start_ap[NIADDR + 1], end_ap[NIADDR + 1], *idp;
 171         e2fs_lbn_t start_lbn, end_lbn;
 172         int soff;
 173         e2fs_daddr_t newblk, blkno;
 174         int i, len, start_lvl, end_lvl, pref, ssize;
 175
 176         if (doreallocblks == 0)
 177                 return (ENOSPC);
 178
 179         vp = ap->a_vp;
 180         ip = VTOI(vp);
 181         fs = ip->i_e2fs;
 182         ump = ip->i_ump;
 183
 184         if (fs->e2fs_contigsumsize <= 0)
 185                 return (ENOSPC);
 186
 187         buflist = ap->a_buflist;
 188         len = buflist->bs_nchildren;
 189         start_lbn = buflist->bs_children[0]->b_lblkno;
 190         end_lbn = start_lbn + len - 1;
 191 #ifdef INVARIANTS
 192         for (i = 1; i < len; i++)
 193                 if (buflist->bs_children[i]->b_lblkno != start_lbn + i)
 194                         panic("ext2_reallocblks: non-cluster");
 195 #endif
 196         /*
 197          * If the cluster crosses the boundary for the first indirect
 198          * block, leave space for the indirect block. Indirect blocks
 199          * are initially laid out in a position after the last direct
 200          * block. Block reallocation would usually destroy locality by
 201          * moving the indirect block out of the way to make room for
 202          * data blocks if we didn't compensate here. We should also do
 203          * this for other indirect block boundaries, but it is only
 204          * important for the first one.
 205          */
 206         if (start_lbn < NDADDR && end_lbn >= NDADDR)
 207                 return (ENOSPC);
 208         /*
 209          * If the latest allocation is in a new cylinder group, assume that
 210          * the filesystem has decided to move and do not force it back to
 211          * the previous cylinder group.
 212          */
 213         if (dtog(fs, dbtofsb(fs, buflist->bs_children[0]->b_blkno)) !=
 214             dtog(fs, dbtofsb(fs, buflist->bs_children[len - 1]->b_blkno)))
 215                 return (ENOSPC);
 216         if (ext2_getlbns(vp, start_lbn, start_ap, &start_lvl) ||
 217             ext2_getlbns(vp, end_lbn, end_ap, &end_lvl))
 218                 return (ENOSPC);
 219         /*
 220          * Get the starting offset and block map for the first block.
 221          */
 222         if (start_lvl == 0) {
 223                 sbap = &ip->i_db[0];
 224                 soff = start_lbn;
 225         } else {
 226                 idp = &start_ap[start_lvl - 1];
 227                 if (bread(vp, idp->in_lbn, (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &sbp)) {
 228                         brelse(sbp);
 229                         return (ENOSPC);
 230                 }
 231                 sbap = (u_int *)sbp->b_data;
 232                 soff = idp->in_off;
 233         }
 234         /*
 235          * If the block range spans two block maps, get the second map.
 236          */
 237         ebap = NULL;
 238         if (end_lvl == 0 || (idp = &end_ap[end_lvl - 1])->in_off + 1 >= len) {
 239                 ssize = len;
 240         } else {
 241 #ifdef INVARIANTS
 242                 if (start_ap[start_lvl - 1].in_lbn == idp->in_lbn)
 243                         panic("ext2_reallocblks: start == end");
 244 #endif
 245                 ssize = len - (idp->in_off + 1);
 246                 if (bread(vp, idp->in_lbn, (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &ebp))
 247                         goto fail;
 248                 ebap = (u_int *)ebp->b_data;
 249         }
 250         /*
 251          * Find the preferred location for the cluster.
 252          */
 253         EXT2_LOCK(ump);
 254         pref = ext2_blkpref(ip, start_lbn, soff, sbap, 0);
 255         /*
 256          * Search the block map looking for an allocation of the desired size.
 257          */
 258         if ((newblk = (e2fs_daddr_t)ext2_hashalloc(ip, dtog(fs, pref), pref,
 259             len, ext2_clusteralloc)) == 0) {
 260                 EXT2_UNLOCK(ump);
 261                 goto fail;
 262         }
 263         /*
 264          * We have found a new contiguous block.
 265          *
 266          * First we have to replace the old block pointers with the new
 267          * block pointers in the inode and indirect blocks associated
 268          * with the file.
 269          */
 270 #ifdef DEBUG
 271         printf("realloc: ino %d, lbns %jd-%jd\n\told:", ip->i_number,
 272             (intmax_t)start_lbn, (intmax_t)end_lbn);
 273 #endif  /* DEBUG */
 274         blkno = newblk;
 275         for (bap = &sbap[soff], i = 0; i < len; i++, blkno += fs->e2fs_fpb) {
 276                 if (i == ssize) {
 277                         bap = ebap;
 278                         soff = -i;
 279                 }
 280 #ifdef INVARIANTS
 281                 if (buflist->bs_children[i]->b_blkno != fsbtodb(fs, *bap))
 282                         panic("ext2_reallocblks: alloc mismatch");
 283 #endif
 284 #ifdef DEBUG
 285                 printf(" %d,", *bap);
 286 #endif  /* DEBUG */
 287                 *bap++ = blkno;
 288         }
 289         /*
 290          * Next we must write out the modified inode and indirect blocks.
 291          * For strict correctness, the writes should be synchronous since
 292          * the old block values may have been written to disk. In practise
 293          * they are almost never written, but if we are concerned about
 294          * strict correctness, the `doasyncfree' flag should be set to zero.
 295          *
 296          * The test on `doasyncfree' should be changed to test a flag
 297          * that shows whether the associated buffers and inodes have
 298          * been written. The flag should be set when the cluster is
 299          * started and cleared whenever the buffer or inode is flushed.
 300          * We can then check below to see if it is set, and do the
 301          * synchronous write only when it has been cleared.
 302          */
 303         if (sbap != &ip->i_db[0]) {
 304                 if (doasyncfree)
 305                         bdwrite(sbp);
 306                 else
 307                         bwrite(sbp);
 308         } else {
 309                 ip->i_flag |= IN_CHANGE | IN_UPDATE;
 310                 if (!doasyncfree)
 311                         ext2_update(vp, 1);
 312         }
 313         if (ssize < len) {
 314                 if (doasyncfree)
 315                         bdwrite(ebp);
 316                 else
 317                         bwrite(ebp);
 318         }
 319         /*
 320          * Last, free the old blocks and assign the new blocks to the buffers.
 321          */
 322 #ifdef DEBUG
 323         printf("\n\tnew:");
 324 #endif  /* DEBUG */
 325         for (blkno = newblk, i = 0; i < len; i++, blkno += fs->e2fs_fpb) {
 326                 ext2_blkfree(ip, dbtofsb(fs, buflist->bs_children[i]->b_blkno),
 327                     fs->e2fs_bsize);
 328                 buflist->bs_children[i]->b_blkno = fsbtodb(fs, blkno);
 329 #ifdef DEBUG
 330                 printf(" %d,", blkno);
 331 #endif  /* DEBUG */
 332         }
 333 #ifdef DEBUG
 334         printf("\n");
 335 #endif  /* DEBUG */
 336         return (0);
 337
 338 fail:
 339         if (ssize < len)
 340                 brelse(ebp);
 341         if (sbap != &ip->i_db[0])
 342                 brelse(sbp);
 343         return (ENOSPC);
 344 }
 345
 346 /*
 347  * Allocate an inode in the filesystem.
 348  *
 349  */
 350 int
 351 ext2_valloc(struct vnode *pvp, int mode, struct ucred *cred, struct vnode **vpp)
 352 {
 353         struct timespec ts;
 354         struct inode *pip;
 355         struct m_ext2fs *fs;
 356         struct inode *ip;
 357         struct ext2mount *ump;
 358         ino_t ino, ipref;
 359         int i, error, cg;
 360
 361         *vpp = NULL;
 362         pip = VTOI(pvp);
 363         fs = pip->i_e2fs;
 364         ump = pip->i_ump;
 365
 366         EXT2_LOCK(ump);
 367         if (fs->e2fs->e2fs_ficount == 0)
 368                 goto noinodes;
 369         /*
 370          * If it is a directory then obtain a cylinder group based on
 371          * ext2_dirpref else obtain it using ino_to_cg. The preferred inode is
 372          * always the next inode.
 373          */
 374         if ((mode & IFMT) == IFDIR) {
 375                 cg = ext2_dirpref(pip);
 376                 if (fs->e2fs_contigdirs[cg] < 255)
 377                         fs->e2fs_contigdirs[cg]++;
 378         } else {
 379                 cg = ino_to_cg(fs, pip->i_number);
 380                 if (fs->e2fs_contigdirs[cg] > 0)
 381                         fs->e2fs_contigdirs[cg]--;
 382         }
 383         ipref = cg * fs->e2fs->e2fs_ipg + 1;
 384         ino = (ino_t)ext2_hashalloc(pip, cg, (long)ipref, mode, ext2_nodealloccg);
 385
 386         if (ino == 0)
 387                 goto noinodes;
 388         error = VFS_VGET(pvp->v_mount, ino, LK_EXCLUSIVE, vpp);
 389         if (error) {
 390                 ext2_vfree(pvp, ino, mode);
 391                 return (error);
 392         }
 393         ip = VTOI(*vpp);
 394
 395         /*
 396          * The question is whether using VGET was such good idea at all:
 397          * Linux doesn't read the old inode in when it is allocating a
 398          * new one. I will set at least i_size and i_blocks to zero.
 399          */
 400         ip->i_flag = 0;
 401         ip->i_size = 0;
 402         ip->i_blocks = 0;
 403         ip->i_mode = 0;
 404         ip->i_flags = 0;
 405         /* now we want to make sure that the block pointers are zeroed out */
 406         for (i = 0; i < NDADDR; i++)
 407                 ip->i_db[i] = 0;
 408         for (i = 0; i < NIADDR; i++)
 409                 ip->i_ib[i] = 0;
 410
 411         /*
 412          * Set up a new generation number for this inode.
 413          */
 414         ip->i_gen = arc4random();
 415
 416         vfs_timestamp(&ts);
 417         ip->i_birthtime = ts.tv_sec;
 418         ip->i_birthnsec = ts.tv_nsec;
 419
 420 /*
 421 printf("ext2_valloc: allocated inode %d\n", ino);
 422 */
 423         return (0);
 424 noinodes:
 425         EXT2_UNLOCK(ump);
 426         ext2_fserr(fs, cred->cr_uid, "out of inodes");
 427         uprintf("\n%s: create/symlink failed, no inodes free\n", fs->e2fs_fsmnt);
 428         return (ENOSPC);
 429 }
 430
 431 /*
 432  * Find a cylinder to place a directory.
 433  *
 434  * The policy implemented by this algorithm is to allocate a
 435  * directory inode in the same cylinder group as its parent
 436  * directory, but also to reserve space for its files inodes
 437  * and data. Restrict the number of directories which may be
 438  * allocated one after another in the same cylinder group
 439  * without intervening allocation of files.
 440  *
 441  * If we allocate a first level directory then force allocation
 442  * in another cylinder group.
 443  *
 444  */
 445 static u_long
 446 ext2_dirpref(struct inode *pip)
 447 {
 448         struct m_ext2fs *fs;
 449         int cg, prefcg, cgsize;
 450         u_int avgifree, avgbfree, avgndir, curdirsize;
 451         u_int minifree, minbfree, maxndir;
 452         u_int mincg, minndir;
 453         u_int dirsize, maxcontigdirs;
 454
 455         mtx_assert(EXT2_MTX(pip->i_ump), MA_OWNED);
 456         fs = pip->i_e2fs;
 457
 458         avgifree = fs->e2fs->e2fs_ficount / fs->e2fs_gcount;
 459         avgbfree = fs->e2fs->e2fs_fbcount / fs->e2fs_gcount;
 460         avgndir = fs->e2fs_total_dir / fs->e2fs_gcount;
 461
 462         /*
 463          * Force allocation in another cg if creating a first level dir.
 464          */
 465         ASSERT_VOP_LOCKED(ITOV(pip), "ext2fs_dirpref");
 466         if (ITOV(pip)->v_vflag & VV_ROOT) {
 467                 prefcg = arc4random() % fs->e2fs_gcount;
 468                 mincg = prefcg;
 469                 minndir = fs->e2fs_ipg;
 470                 for (cg = prefcg; cg < fs->e2fs_gcount; cg++)
 471                         if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_ndirs < minndir &&
 472                             fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree >= avgifree &&
 473                             fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree >= avgbfree) {
 474                                 mincg = cg;
 475                                 minndir = fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_ndirs;
 476                         }
 477                 for (cg = 0; cg < prefcg; cg++)
 478                         if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_ndirs < minndir &&
 479                             fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree >= avgifree &&
 480                             fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree >= avgbfree) {
 481                                 mincg = cg;
 482                                 minndir = fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_ndirs;
 483                         }
 484                 return (mincg);
 485         }
 486         /*
 487          * Count various limits which used for
 488          * optimal allocation of a directory inode.
 489          */
 490         maxndir = min(avgndir + fs->e2fs_ipg / 16, fs->e2fs_ipg);
 491         minifree = avgifree - avgifree / 4;
 492         if (minifree < 1)
 493                 minifree = 1;
 494         minbfree = avgbfree - avgbfree / 4;
 495         if (minbfree < 1)
 496                 minbfree = 1;
 497         cgsize = fs->e2fs_fsize * fs->e2fs_fpg;
 498         dirsize = AVGDIRSIZE;
 499         curdirsize = avgndir ? (cgsize - avgbfree * fs->e2fs_bsize) / avgndir : 0;
 500         if (dirsize < curdirsize)
 501                 dirsize = curdirsize;
 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 e4fs_daddr_t
 553 ext2_blkpref(struct inode *ip, e2fs_lbn_t lbn, int indx, e2fs_daddr_t *bap,
 554     e2fs_daddr_t blocknr)
 555 {
 556         int tmp;
 557
 558         mtx_assert(EXT2_MTX(ip->i_ump), MA_OWNED);
 559
 560         /*
 561          * If the next block is actually what we thought it is, then set the
 562          * goal to what we thought it should be.
 563          */
 564         if (ip->i_next_alloc_block == lbn && ip->i_next_alloc_goal != 0)
 565                 return ip->i_next_alloc_goal;
 566
 567         /*
 568          * Now check whether we were provided with an array that basically
 569          * tells us previous blocks to which we want to stay close.
 570          */
 571         if (bap)
 572                 for (tmp = indx - 1; tmp >= 0; tmp--)
 573                         if (bap[tmp])
 574                                 return bap[tmp];
 575
 576         /*
 577          * Else lets fall back to the blocknr or, if there is none, follow
 578          * the rule that a block should be allocated near its inode.
 579          */
 580         return blocknr ? blocknr :
 581             (e2fs_daddr_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         bno = ext2_mapsearch(fs, bbp, bpref);
 748         if (bno < 0) {
 749                 brelse(bp);
 750                 EXT2_LOCK(ump);
 751                 return (0);
 752         }
 753 gotit:
 754 #ifdef INVARIANTS
 755         if (isset(bbp, bno)) {
 756                 printf("ext2fs_alloccgblk: cg=%d bno=%jd fs=%s\n",
 757                     cg, (intmax_t)bno, fs->e2fs_fsmnt);
 758                 panic("ext2fs_alloccg: dup alloc");
 759         }
 760 #endif
 761         setbit(bbp, bno);
 762         EXT2_LOCK(ump);
 763         ext2_clusteracct(fs, bbp, cg, bno, -1);
 764         fs->e2fs->e2fs_fbcount--;
 765         fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree--;
 766         fs->e2fs_fmod = 1;
 767         EXT2_UNLOCK(ump);
 768         bdwrite(bp);
 769         return (cg * fs->e2fs->e2fs_fpg + fs->e2fs->e2fs_first_dblock + bno);
 770 }
 771
 772 /*
 773  * Determine whether a cluster can be allocated.
 774  */
 775 static daddr_t
 776 ext2_clusteralloc(struct inode *ip, int cg, daddr_t bpref, int len)
 777 {
 778         struct m_ext2fs *fs;
 779         struct ext2mount *ump;
 780         struct buf *bp;
 781         char *bbp;
 782         int bit, error, got, i, loc, run;
 783         int32_t *lp;
 784         daddr_t bno;
 785
 786         fs = ip->i_e2fs;
 787         ump = ip->i_ump;
 788
 789         if (fs->e2fs_maxcluster[cg] < len)
 790                 return (0);
 791
 792         EXT2_UNLOCK(ump);
 793         error = bread(ip->i_devvp,
 794             fsbtodb(fs, fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_b_bitmap),
 795             (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &bp);
 796         if (error)
 797                 goto fail_lock;
 798
 799         bbp = (char *)bp->b_data;
 800         EXT2_LOCK(ump);
 801         /*
 802          * Check to see if a cluster of the needed size (or bigger) is
 803          * available in this cylinder group.
 804          */
 805         lp = &fs->e2fs_clustersum[cg].cs_sum[len];
 806         for (i = len; i <= fs->e2fs_contigsumsize; i++)
 807                 if (*lp++ > 0)
 808                         break;
 809         if (i > fs->e2fs_contigsumsize) {
 810                 /*
 811                  * Update the cluster summary information to reflect
 812                  * the true maximum-sized cluster so that future cluster
 813                  * allocation requests can avoid reading the bitmap only
 814                  * to find no cluster.
 815                  */
 816                 lp = &fs->e2fs_clustersum[cg].cs_sum[len - 1];
 817                 for (i = len - 1; i > 0; i--)
 818                         if (*lp-- > 0)
 819                                 break;
 820                 fs->e2fs_maxcluster[cg] = i;
 821                 goto fail;
 822         }
 823         EXT2_UNLOCK(ump);
 824
 825         /* Search the bitmap to find a big enough cluster like in FFS. */
 826         if (dtog(fs, bpref) != cg)
 827                 bpref = 0;
 828         if (bpref != 0)
 829                 bpref = dtogd(fs, bpref);
 830         loc = bpref / NBBY;
 831         bit = 1 << (bpref % NBBY);
 832         for (run = 0, got = bpref; got < fs->e2fs->e2fs_fpg; got++) {
 833                 if ((bbp[loc] & bit) != 0)
 834                         run = 0;
 835                 else {
 836                         run++;
 837                         if (run == len)
 838                                 break;
 839                 }
 840                 if ((got & (NBBY - 1)) != (NBBY - 1))
 841                         bit <<= 1;
 842                 else {
 843                         loc++;
 844                         bit = 1;
 845                 }
 846         }
 847
 848         if (got >= fs->e2fs->e2fs_fpg)
 849                 goto fail_lock;
 850
 851         /* Allocate the cluster that we found. */
 852         for (i = 1; i < len; i++)
 853                 if (!isclr(bbp, got - run + i))
 854                         panic("ext2_clusteralloc: map mismatch");
 855
 856         bno = got - run + 1;
 857         if (bno >= fs->e2fs->e2fs_fpg)
 858                 panic("ext2_clusteralloc: allocated out of group");
 859
 860         EXT2_LOCK(ump);
 861         for (i = 0; i < len; i += fs->e2fs_fpb) {
 862                 setbit(bbp, bno + i);
 863                 ext2_clusteracct(fs, bbp, cg, bno + i, -1);
 864                 fs->e2fs->e2fs_fbcount--;
 865                 fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree--;
 866         }
 867         fs->e2fs_fmod = 1;
 868         EXT2_UNLOCK(ump);
 869
 870         bdwrite(bp);
 871         return (cg * fs->e2fs->e2fs_fpg + fs->e2fs->e2fs_first_dblock + bno);
 872
 873 fail_lock:
 874         EXT2_LOCK(ump);
 875 fail:
 876         brelse(bp);
 877         return (0);
 878 }
 879
 880 /*
 881  * Determine whether an inode can be allocated.
 882  *
 883  * Check to see if an inode is available, and if it is,
 884  * allocate it using tode in the specified cylinder group.
 885  */
 886 static daddr_t
 887 ext2_nodealloccg(struct inode *ip, int cg, daddr_t ipref, int mode)
 888 {
 889         struct m_ext2fs *fs;
 890         struct buf *bp;
 891         struct ext2mount *ump;
 892         int error, start, len;
 893         char *ibp, *loc;
 894
 895         ipref--;        /* to avoid a lot of (ipref -1) */
 896         if (ipref == -1)
 897                 ipref = 0;
 898         fs = ip->i_e2fs;
 899         ump = ip->i_ump;
 900         if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree == 0)
 901                 return (0);
 902         EXT2_UNLOCK(ump);
 903         error = bread(ip->i_devvp, fsbtodb(fs,
 904             fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_i_bitmap),
 905             (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &bp);
 906         if (error) {
 907                 brelse(bp);
 908                 EXT2_LOCK(ump);
 909                 return (0);
 910         }
 911         if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree == 0) {
 912                 /*
 913                  * Another thread allocated the last i-node in this
 914                  * group while we were waiting for the buffer.
 915                  */
 916                 brelse(bp);
 917                 EXT2_LOCK(ump);
 918                 return (0);
 919         }
 920         ibp = (char *)bp->b_data;
 921         if (ipref) {
 922                 ipref %= fs->e2fs->e2fs_ipg;
 923                 if (isclr(ibp, ipref))
 924                         goto gotit;
 925         }
 926         start = ipref / NBBY;
 927         len = howmany(fs->e2fs->e2fs_ipg - ipref, NBBY);
 928         loc = memcchr(&ibp[start], 0xff, len);
 929         if (loc == NULL) {
 930                 len = start + 1;
 931                 start = 0;
 932                 loc = memcchr(&ibp[start], 0xff, len);
 933                 if (loc == NULL) {
 934                         printf("cg = %d, ipref = %lld, fs = %s\n",
 935                             cg, (long long)ipref, fs->e2fs_fsmnt);
 936                         panic("ext2fs_nodealloccg: map corrupted");
 937                         /* NOTREACHED */
 938                 }
 939         }
 940         ipref = (loc - ibp) * NBBY + ffs(~*loc) - 1;
 941 gotit:
 942         setbit(ibp, ipref);
 943         EXT2_LOCK(ump);
 944         fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree--;
 945         fs->e2fs->e2fs_ficount--;
 946         fs->e2fs_fmod = 1;
 947         if ((mode & IFMT) == IFDIR) {
 948                 fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_ndirs++;
 949                 fs->e2fs_total_dir++;
 950         }
 951         EXT2_UNLOCK(ump);
 952         bdwrite(bp);
 953         return (cg * fs->e2fs->e2fs_ipg + ipref + 1);
 954 }
 955
 956 /*
 957  * Free a block or fragment.
 958  *
 959  */
 960 void
 961 ext2_blkfree(struct inode *ip, e4fs_daddr_t bno, long size)
 962 {
 963         struct m_ext2fs *fs;
 964         struct buf *bp;
 965         struct ext2mount *ump;
 966         int cg, error;
 967         char *bbp;
 968
 969         fs = ip->i_e2fs;
 970         ump = ip->i_ump;
 971         cg = dtog(fs, bno);
 972         if ((u_int)bno >= fs->e2fs->e2fs_bcount) {
 973                 printf("bad block %lld, ino %llu\n", (long long)bno,
 974                     (unsigned long long)ip->i_number);
 975                 ext2_fserr(fs, ip->i_uid, "bad block");
 976                 return;
 977         }
 978         error = bread(ip->i_devvp,
 979             fsbtodb(fs, fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_b_bitmap),
 980             (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &bp);
 981         if (error) {
 982                 brelse(bp);
 983                 return;
 984         }
 985         bbp = (char *)bp->b_data;
 986         bno = dtogd(fs, bno);
 987         if (isclr(bbp, bno)) {
 988                 printf("block = %lld, fs = %s\n",
 989                     (long long)bno, fs->e2fs_fsmnt);
 990                 panic("ext2_blkfree: freeing free block");
 991         }
 992         clrbit(bbp, bno);
 993         EXT2_LOCK(ump);
 994         ext2_clusteracct(fs, bbp, cg, bno, 1);
 995         fs->e2fs->e2fs_fbcount++;
 996         fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree++;
 997         fs->e2fs_fmod = 1;
 998         EXT2_UNLOCK(ump);
 999         bdwrite(bp);
1000 }
1001
1002 /*
1003  * Free an inode.
1004  *
1005  */
1006 int
1007 ext2_vfree(struct vnode *pvp, ino_t ino, int mode)
1008 {
1009         struct m_ext2fs *fs;
1010         struct inode *pip;
1011         struct buf *bp;
1012         struct ext2mount *ump;
1013         int error, cg;
1014         char *ibp;
1015
1016         pip = VTOI(pvp);
1017         fs = pip->i_e2fs;
1018         ump = pip->i_ump;
1019         if ((u_int)ino > fs->e2fs_ipg * fs->e2fs_gcount)
1020                 panic("ext2_vfree: range: devvp = %p, ino = %ju, fs = %s",
1021                     pip->i_devvp, (uintmax_t)ino, fs->e2fs_fsmnt);
1022
1023         cg = ino_to_cg(fs, ino);
1024         error = bread(pip->i_devvp,
1025             fsbtodb(fs, fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_i_bitmap),
1026             (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &bp);
1027         if (error) {
1028                 brelse(bp);
1029                 return (0);
1030         }
1031         ibp = (char *)bp->b_data;
1032         ino = (ino - 1) % fs->e2fs->e2fs_ipg;
1033         if (isclr(ibp, ino)) {
1034                 printf("ino = %llu, fs = %s\n",
1035                     (unsigned long long)ino, fs->e2fs_fsmnt);
1036                 if (fs->e2fs_ronly == 0)
1037                         panic("ext2_vfree: freeing free inode");
1038         }
1039         clrbit(ibp, ino);
1040         EXT2_LOCK(ump);
1041         fs->e2fs->e2fs_ficount++;
1042         fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree++;
1043         if ((mode & IFMT) == IFDIR) {
1044                 fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_ndirs--;
1045                 fs->e2fs_total_dir--;
1046         }
1047         fs->e2fs_fmod = 1;
1048         EXT2_UNLOCK(ump);
1049         bdwrite(bp);
1050         return (0);
1051 }
1052
1053 /*
1054  * Find a block in the specified cylinder group.
1055  *
1056  * It is a panic if a request is made to find a block if none are
1057  * available.
1058  */
1059 static daddr_t
1060 ext2_mapsearch(struct m_ext2fs *fs, char *bbp, daddr_t bpref)
1061 {
1062         char *loc;
1063         int start, len;
1064
1065         /*
1066          * find the fragment by searching through the free block
1067          * map for an appropriate bit pattern
1068          */
1069         if (bpref)
1070                 start = dtogd(fs, bpref) / NBBY;
1071         else
1072                 start = 0;
1073         len = howmany(fs->e2fs->e2fs_fpg, NBBY) - start;
1074         loc = memcchr(&bbp[start], 0xff, len);
1075         if (loc == NULL) {
1076                 len = start + 1;
1077                 start = 0;
1078                 loc = memcchr(&bbp[start], 0xff, len);
1079                 if (loc == NULL) {
1080                         printf("start = %d, len = %d, fs = %s\n",
1081                             start, len, fs->e2fs_fsmnt);
1082                         panic("ext2_mapsearch: map corrupted");
1083                         /* NOTREACHED */
1084                 }
1085         }
1086         return ((loc - bbp) * NBBY + ffs(~*loc) - 1);
1087 }
1088
1089 /*
1090  * Fserr prints the name of a filesystem with an error diagnostic.
1091  *
1092  * The form of the error message is:
1093  *      fs: error message
1094  */
1095 static void
1096 ext2_fserr(struct m_ext2fs *fs, uid_t uid, char *cp)
1097 {
1098
1099         log(LOG_ERR, "uid %u on %s: %s\n", uid, fs->e2fs_fsmnt, cp);
1100 }
1101
1102 int
1103 cg_has_sb(int i)
1104 {
1105         int a3, a5, a7;
1106
1107         if (i == 0 || i == 1)
1108                 return 1;
1109         for (a3 = 3, a5 = 5, a7 = 7;
1110             a3 <= i || a5 <= i || a7 <= i;
1111             a3 *= 3, a5 *= 5, a7 *= 7)
1112                 if (i == a3 || i == a5 || i == a7)
1113                         return 1;
1114         return 0;
1115 }