]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/fs/ext2fs/ext2_alloc.c
MFV 364468:
[FreeBSD/FreeBSD.git] / 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  * SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
9  *
10  * Copyright (c) 1982, 1986, 1989, 1993
11  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
12  *
13  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
14  * modification, are permitted provided that the following conditions
15  * are met:
16  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
17  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
18  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
19  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
20  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
21  * 3. Neither the name of the University nor the names of its contributors
22  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
23  *    without specific prior written permission.
24  *
25  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
26  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
27  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
28  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
29  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
30  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
31  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
32  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
33  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
34  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
35  * SUCH DAMAGE.
36  *
37  *      @(#)ffs_alloc.c 8.8 (Berkeley) 2/21/94
38  * $FreeBSD$
39  */
40
41 #include <sys/param.h>
42 #include <sys/systm.h>
43 #include <sys/conf.h>
44 #include <sys/vnode.h>
45 #include <sys/sdt.h>
46 #include <sys/stat.h>
47 #include <sys/mount.h>
48 #include <sys/sysctl.h>
49 #include <sys/syslog.h>
50 #include <sys/buf.h>
51 #include <sys/endian.h>
52
53 #include <fs/ext2fs/fs.h>
54 #include <fs/ext2fs/inode.h>
55 #include <fs/ext2fs/ext2_mount.h>
56 #include <fs/ext2fs/ext2fs.h>
57 #include <fs/ext2fs/ext2_extern.h>
58
59 SDT_PROVIDER_DEFINE(ext2fs);
60 /*
61  * ext2fs trace probe:
62  * arg0: verbosity. Higher numbers give more verbose messages
63  * arg1: Textual message
64  */
65 SDT_PROBE_DEFINE2(ext2fs, , alloc, trace, "int", "char*");
66 SDT_PROBE_DEFINE3(ext2fs, , alloc, ext2_reallocblks_realloc,
67     "ino_t", "e2fs_lbn_t", "e2fs_lbn_t");
68 SDT_PROBE_DEFINE1(ext2fs, , alloc, ext2_reallocblks_bap, "uint32_t");
69 SDT_PROBE_DEFINE1(ext2fs, , alloc, ext2_reallocblks_blkno, "e2fs_daddr_t");
70 SDT_PROBE_DEFINE2(ext2fs, , alloc, ext2_b_bitmap_validate_error, "char*", "int");
71 SDT_PROBE_DEFINE3(ext2fs, , alloc, ext2_nodealloccg_bmap_corrupted,
72     "int", "daddr_t", "char*");
73 SDT_PROBE_DEFINE2(ext2fs, , alloc, ext2_blkfree_bad_block, "ino_t", "e4fs_daddr_t");
74 SDT_PROBE_DEFINE2(ext2fs, , alloc, ext2_vfree_doublefree, "char*", "ino_t");
75
76 static daddr_t  ext2_alloccg(struct inode *, int, daddr_t, int);
77 static daddr_t  ext2_clusteralloc(struct inode *, int, daddr_t, int);
78 static u_long   ext2_dirpref(struct inode *);
79 static e4fs_daddr_t ext2_hashalloc(struct inode *, int, long, int,
80     daddr_t (*)(struct inode *, int, daddr_t, 
81                                                 int));
82 static daddr_t  ext2_nodealloccg(struct inode *, int, daddr_t, int);
83 static daddr_t  ext2_mapsearch(struct m_ext2fs *, char *, daddr_t);
84
85 /*
86  * Allocate a block in the filesystem.
87  *
88  * A preference may be optionally specified. If a preference is given
89  * the following hierarchy is used to allocate a block:
90  *   1) allocate the requested block.
91  *   2) allocate a rotationally optimal block in the same cylinder.
92  *   3) allocate a block in the same cylinder group.
93  *   4) quadradically rehash into other cylinder groups, until an
94  *        available block is located.
95  * If no block preference is given the following hierarchy is used
96  * to allocate a block:
97  *   1) allocate a block in the cylinder group that contains the
98  *        inode for the file.
99  *   2) quadradically rehash into other cylinder groups, until an
100  *        available block is located.
101  */
102 int
103 ext2_alloc(struct inode *ip, daddr_t lbn, e4fs_daddr_t bpref, int size,
104     struct ucred *cred, e4fs_daddr_t *bnp)
105 {
106         struct m_ext2fs *fs;
107         struct ext2mount *ump;
108         e4fs_daddr_t bno;
109         int cg;
110
111         *bnp = 0;
112         fs = ip->i_e2fs;
113         ump = ip->i_ump;
114         mtx_assert(EXT2_MTX(ump), MA_OWNED);
115 #ifdef INVARIANTS
116         if ((u_int)size > fs->e2fs_bsize || blkoff(fs, size) != 0) {
117                 vn_printf(ip->i_devvp, "bsize = %lu, size = %d, fs = %s\n",
118                     (long unsigned int)fs->e2fs_bsize, size, fs->e2fs_fsmnt);
119                 panic("ext2_alloc: bad size");
120         }
121         if (cred == NOCRED)
122                 panic("ext2_alloc: missing credential");
123 #endif          /* INVARIANTS */
124         if (size == fs->e2fs_bsize && fs->e2fs_fbcount == 0)
125                 goto nospace;
126         if (cred->cr_uid != 0 &&
127             fs->e2fs_fbcount < fs->e2fs_rbcount)
128                 goto nospace;
129         if (bpref >= fs->e2fs_bcount)
130                 bpref = 0;
131         if (bpref == 0)
132                 cg = ino_to_cg(fs, ip->i_number);
133         else
134                 cg = dtog(fs, bpref);
135         bno = (daddr_t)ext2_hashalloc(ip, cg, bpref, fs->e2fs_bsize,
136             ext2_alloccg);
137         if (bno > 0) {
138                 /* set next_alloc fields as done in block_getblk */
139                 ip->i_next_alloc_block = lbn;
140                 ip->i_next_alloc_goal = bno;
141
142                 ip->i_blocks += btodb(fs->e2fs_bsize);
143                 ip->i_flag |= IN_CHANGE | IN_UPDATE;
144                 *bnp = bno;
145                 return (0);
146         }
147 nospace:
148         EXT2_UNLOCK(ump);
149         SDT_PROBE2(ext2fs, , alloc, trace, 1, "cannot allocate data block");
150         return (ENOSPC);
151 }
152
153 /*
154  * Allocate EA's block for inode.
155  */
156 e4fs_daddr_t
157 ext2_alloc_meta(struct inode *ip)
158 {
159         struct m_ext2fs *fs;
160         daddr_t blk;
161
162         fs = ip->i_e2fs;
163
164         EXT2_LOCK(ip->i_ump);
165         blk = ext2_hashalloc(ip, ino_to_cg(fs, ip->i_number), 0, fs->e2fs_bsize,
166             ext2_alloccg);
167         if (0 == blk) {
168                 EXT2_UNLOCK(ip->i_ump);
169                 SDT_PROBE2(ext2fs, , alloc, trace, 1, "cannot allocate meta block");
170         }
171
172         return (blk);
173 }
174
175 /*
176  * Reallocate a sequence of blocks into a contiguous sequence of blocks.
177  *
178  * The vnode and an array of buffer pointers for a range of sequential
179  * logical blocks to be made contiguous is given. The allocator attempts
180  * to find a range of sequential blocks starting as close as possible to
181  * an fs_rotdelay offset from the end of the allocation for the logical
182  * block immediately preceding the current range. If successful, the
183  * physical block numbers in the buffer pointers and in the inode are
184  * changed to reflect the new allocation. If unsuccessful, the allocation
185  * is left unchanged. The success in doing the reallocation is returned.
186  * Note that the error return is not reflected back to the user. Rather
187  * the previous block allocation will be used.
188  */
189
190 static SYSCTL_NODE(_vfs, OID_AUTO, ext2fs, CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
191     "EXT2FS filesystem");
192
193 static int doasyncfree = 1;
194
195 SYSCTL_INT(_vfs_ext2fs, OID_AUTO, doasyncfree, CTLFLAG_RW, &doasyncfree, 0,
196     "Use asychronous writes to update block pointers when freeing blocks");
197
198 static int doreallocblks = 0;
199
200 SYSCTL_INT(_vfs_ext2fs, OID_AUTO, doreallocblks, CTLFLAG_RW, &doreallocblks, 0, "");
201
202 int
203 ext2_reallocblks(struct vop_reallocblks_args *ap)
204 {
205         struct m_ext2fs *fs;
206         struct inode *ip;
207         struct vnode *vp;
208         struct buf *sbp, *ebp;
209         uint32_t *bap, *sbap, *ebap;
210         struct ext2mount *ump;
211         struct cluster_save *buflist;
212         struct indir start_ap[EXT2_NIADDR + 1], end_ap[EXT2_NIADDR + 1], *idp;
213         e2fs_lbn_t start_lbn, end_lbn;
214         int soff;
215         e2fs_daddr_t newblk, blkno;
216         int i, len, start_lvl, end_lvl, pref, ssize;
217
218         if (doreallocblks == 0)
219                 return (ENOSPC);
220
221         vp = ap->a_vp;
222         ip = VTOI(vp);
223         fs = ip->i_e2fs;
224         ump = ip->i_ump;
225
226         if (fs->e2fs_contigsumsize <= 0 || ip->i_flag & IN_E4EXTENTS)
227                 return (ENOSPC);
228
229         buflist = ap->a_buflist;
230         len = buflist->bs_nchildren;
231         start_lbn = buflist->bs_children[0]->b_lblkno;
232         end_lbn = start_lbn + len - 1;
233 #ifdef INVARIANTS
234         for (i = 1; i < len; i++)
235                 if (buflist->bs_children[i]->b_lblkno != start_lbn + i)
236                         panic("ext2_reallocblks: non-cluster");
237 #endif
238         /*
239          * If the cluster crosses the boundary for the first indirect
240          * block, leave space for the indirect block. Indirect blocks
241          * are initially laid out in a position after the last direct
242          * block. Block reallocation would usually destroy locality by
243          * moving the indirect block out of the way to make room for
244          * data blocks if we didn't compensate here. We should also do
245          * this for other indirect block boundaries, but it is only
246          * important for the first one.
247          */
248         if (start_lbn < EXT2_NDADDR && end_lbn >= EXT2_NDADDR)
249                 return (ENOSPC);
250         /*
251          * If the latest allocation is in a new cylinder group, assume that
252          * the filesystem has decided to move and do not force it back to
253          * the previous cylinder group.
254          */
255         if (dtog(fs, dbtofsb(fs, buflist->bs_children[0]->b_blkno)) !=
256             dtog(fs, dbtofsb(fs, buflist->bs_children[len - 1]->b_blkno)))
257                 return (ENOSPC);
258         if (ext2_getlbns(vp, start_lbn, start_ap, &start_lvl) ||
259             ext2_getlbns(vp, end_lbn, end_ap, &end_lvl))
260                 return (ENOSPC);
261         /*
262          * Get the starting offset and block map for the first block.
263          */
264         if (start_lvl == 0) {
265                 sbap = &ip->i_db[0];
266                 soff = start_lbn;
267         } else {
268                 idp = &start_ap[start_lvl - 1];
269                 if (bread(vp, idp->in_lbn, (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &sbp)) {
270                         brelse(sbp);
271                         return (ENOSPC);
272                 }
273                 sbap = (u_int *)sbp->b_data;
274                 soff = idp->in_off;
275         }
276         /*
277          * If the block range spans two block maps, get the second map.
278          */
279         ebap = NULL;
280         if (end_lvl == 0 || (idp = &end_ap[end_lvl - 1])->in_off + 1 >= len) {
281                 ssize = len;
282         } else {
283 #ifdef INVARIANTS
284                 if (start_ap[start_lvl - 1].in_lbn == idp->in_lbn)
285                         panic("ext2_reallocblks: start == end");
286 #endif
287                 ssize = len - (idp->in_off + 1);
288                 if (bread(vp, idp->in_lbn, (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &ebp))
289                         goto fail;
290                 ebap = (u_int *)ebp->b_data;
291         }
292         /*
293          * Find the preferred location for the cluster.
294          */
295         EXT2_LOCK(ump);
296         pref = ext2_blkpref(ip, start_lbn, soff, sbap, 0);
297         /*
298          * Search the block map looking for an allocation of the desired size.
299          */
300         if ((newblk = (e2fs_daddr_t)ext2_hashalloc(ip, dtog(fs, pref), pref,
301             len, ext2_clusteralloc)) == 0) {
302                 EXT2_UNLOCK(ump);
303                 goto fail;
304         }
305         /*
306          * We have found a new contiguous block.
307          *
308          * First we have to replace the old block pointers with the new
309          * block pointers in the inode and indirect blocks associated
310          * with the file.
311          */
312         SDT_PROBE3(ext2fs, , alloc, ext2_reallocblks_realloc,
313             ip->i_number, start_lbn, end_lbn);
314         blkno = newblk;
315         for (bap = &sbap[soff], i = 0; i < len; i++, blkno += fs->e2fs_fpb) {
316                 if (i == ssize) {
317                         bap = ebap;
318                         soff = -i;
319                 }
320 #ifdef INVARIANTS
321                 if (buflist->bs_children[i]->b_blkno != fsbtodb(fs, *bap))
322                         panic("ext2_reallocblks: alloc mismatch");
323 #endif
324                 SDT_PROBE1(ext2fs, , alloc, ext2_reallocblks_bap, *bap);
325                 *bap++ = blkno;
326         }
327         /*
328          * Next we must write out the modified inode and indirect blocks.
329          * For strict correctness, the writes should be synchronous since
330          * the old block values may have been written to disk. In practise
331          * they are almost never written, but if we are concerned about
332          * strict correctness, the `doasyncfree' flag should be set to zero.
333          *
334          * The test on `doasyncfree' should be changed to test a flag
335          * that shows whether the associated buffers and inodes have
336          * been written. The flag should be set when the cluster is
337          * started and cleared whenever the buffer or inode is flushed.
338          * We can then check below to see if it is set, and do the
339          * synchronous write only when it has been cleared.
340          */
341         if (sbap != &ip->i_db[0]) {
342                 if (doasyncfree)
343                         bdwrite(sbp);
344                 else
345                         bwrite(sbp);
346         } else {
347                 ip->i_flag |= IN_CHANGE | IN_UPDATE;
348                 if (!doasyncfree)
349                         ext2_update(vp, 1);
350         }
351         if (ssize < len) {
352                 if (doasyncfree)
353                         bdwrite(ebp);
354                 else
355                         bwrite(ebp);
356         }
357         /*
358          * Last, free the old blocks and assign the new blocks to the buffers.
359          */
360         for (blkno = newblk, i = 0; i < len; i++, blkno += fs->e2fs_fpb) {
361                 ext2_blkfree(ip, dbtofsb(fs, buflist->bs_children[i]->b_blkno),
362                     fs->e2fs_bsize);
363                 buflist->bs_children[i]->b_blkno = fsbtodb(fs, blkno);
364                 SDT_PROBE1(ext2fs, , alloc, ext2_reallocblks_blkno, blkno);
365         }
366
367         return (0);
368
369 fail:
370         if (ssize < len)
371                 brelse(ebp);
372         if (sbap != &ip->i_db[0])
373                 brelse(sbp);
374         return (ENOSPC);
375 }
376
377 /*
378  * Allocate an inode in the filesystem.
379  *
380  */
381 int
382 ext2_valloc(struct vnode *pvp, int mode, struct ucred *cred, struct vnode **vpp)
383 {
384         struct timespec ts;
385         struct m_ext2fs *fs;
386         struct ext2mount *ump;
387         struct inode *pip;
388         struct inode *ip;
389         struct vnode *vp;
390         struct thread *td;
391         ino_t ino, ipref;
392         int error, cg;
393
394         *vpp = NULL;
395         pip = VTOI(pvp);
396         fs = pip->i_e2fs;
397         ump = pip->i_ump;
398
399         EXT2_LOCK(ump);
400         if (fs->e2fs_ficount == 0)
401                 goto noinodes;
402         /*
403          * If it is a directory then obtain a cylinder group based on
404          * ext2_dirpref else obtain it using ino_to_cg. The preferred inode is
405          * always the next inode.
406          */
407         if ((mode & IFMT) == IFDIR) {
408                 cg = ext2_dirpref(pip);
409                 if (fs->e2fs_contigdirs[cg] < 255)
410                         fs->e2fs_contigdirs[cg]++;
411         } else {
412                 cg = ino_to_cg(fs, pip->i_number);
413                 if (fs->e2fs_contigdirs[cg] > 0)
414                         fs->e2fs_contigdirs[cg]--;
415         }
416         ipref = cg * fs->e2fs_ipg + 1;
417         ino = (ino_t)ext2_hashalloc(pip, cg, (long)ipref, mode, ext2_nodealloccg);
418         if (ino == 0)
419                 goto noinodes;
420
421         td = curthread;
422         error = vfs_hash_get(ump->um_mountp, ino, LK_EXCLUSIVE, td, vpp, NULL, NULL);
423         if (error || *vpp != NULL) {
424                 return (error);
425         }
426
427         ip = malloc(sizeof(struct inode), M_EXT2NODE, M_WAITOK | M_ZERO);
428
429         /* Allocate a new vnode/inode. */
430         if ((error = getnewvnode("ext2fs", ump->um_mountp, &ext2_vnodeops, &vp)) != 0) {
431                 free(ip, M_EXT2NODE);
432                 return (error);
433         }
434
435         lockmgr(vp->v_vnlock, LK_EXCLUSIVE, NULL);
436         vp->v_data = ip;
437         ip->i_vnode = vp;
438         ip->i_e2fs = fs = ump->um_e2fs;
439         ip->i_ump = ump;
440         ip->i_number = ino;
441         ip->i_block_group = ino_to_cg(fs, ino);
442         ip->i_next_alloc_block = 0;
443         ip->i_next_alloc_goal = 0;
444
445         error = insmntque(vp, ump->um_mountp);
446         if (error) {
447                 free(ip, M_EXT2NODE);
448                 return (error);
449         }
450
451         error = vfs_hash_insert(vp, ino, LK_EXCLUSIVE, td, vpp, NULL, NULL);
452         if (error || *vpp != NULL) {
453                 *vpp = NULL;
454                 free(ip, M_EXT2NODE);
455                 return (error);
456         }
457
458         if ((error = ext2_vinit(ump->um_mountp, &ext2_fifoops, &vp)) != 0) {
459                 vput(vp);
460                 *vpp = NULL;
461                 free(ip, M_EXT2NODE);
462                 return (error);
463         }
464
465         if (EXT2_HAS_INCOMPAT_FEATURE(fs, EXT2F_INCOMPAT_EXTENTS)
466             && (S_ISREG(mode) || S_ISDIR(mode)))
467                 ext4_ext_tree_init(ip);
468         else
469                 memset(ip->i_data, 0, sizeof(ip->i_data));
470
471
472         /*
473          * Set up a new generation number for this inode.
474          * Avoid zero values.
475          */
476         do {
477                 ip->i_gen = arc4random();
478         } while (ip->i_gen == 0);
479
480         vfs_timestamp(&ts);
481         ip->i_birthtime = ts.tv_sec;
482         ip->i_birthnsec = ts.tv_nsec;
483
484         *vpp = vp;
485
486         return (0);
487
488 noinodes:
489         EXT2_UNLOCK(ump);
490         SDT_PROBE2(ext2fs, , alloc, trace, 1, "out of inodes");
491         return (ENOSPC);
492 }
493
494 /*
495  * 64-bit compatible getters and setters for struct ext2_gd from ext2fs.h
496  */
497 uint64_t
498 e2fs_gd_get_b_bitmap(struct ext2_gd *gd)
499 {
500
501         return (((uint64_t)(le32toh(gd->ext4bgd_b_bitmap_hi)) << 32) |
502             le32toh(gd->ext2bgd_b_bitmap));
503 }
504
505 uint64_t
506 e2fs_gd_get_i_bitmap(struct ext2_gd *gd)
507 {
508
509         return (((uint64_t)(le32toh(gd->ext4bgd_i_bitmap_hi)) << 32) |
510             le32toh(gd->ext2bgd_i_bitmap));
511 }
512
513 uint64_t
514 e2fs_gd_get_i_tables(struct ext2_gd *gd)
515 {
516
517         return (((uint64_t)(le32toh(gd->ext4bgd_i_tables_hi)) << 32) |
518             le32toh(gd->ext2bgd_i_tables));
519 }
520
521 static uint32_t
522 e2fs_gd_get_nbfree(struct ext2_gd *gd)
523 {
524
525         return (((uint32_t)(le16toh(gd->ext4bgd_nbfree_hi)) << 16) |
526             le16toh(gd->ext2bgd_nbfree));
527 }
528
529 static void
530 e2fs_gd_set_nbfree(struct ext2_gd *gd, uint32_t val)
531 {
532
533         gd->ext2bgd_nbfree = htole16(val & 0xffff);
534         gd->ext4bgd_nbfree_hi = htole16(val >> 16);
535 }
536
537 static uint32_t
538 e2fs_gd_get_nifree(struct ext2_gd *gd)
539 {
540
541         return (((uint32_t)(le16toh(gd->ext4bgd_nifree_hi)) << 16) |
542             le16toh(gd->ext2bgd_nifree));
543 }
544
545 static void
546 e2fs_gd_set_nifree(struct ext2_gd *gd, uint32_t val)
547 {
548
549         gd->ext2bgd_nifree = htole16(val & 0xffff);
550         gd->ext4bgd_nifree_hi = htole16(val >> 16);
551 }
552
553 uint32_t
554 e2fs_gd_get_ndirs(struct ext2_gd *gd)
555 {
556
557         return (((uint32_t)(le16toh(gd->ext4bgd_ndirs_hi)) << 16) |
558             le16toh(gd->ext2bgd_ndirs));
559 }
560
561 static void
562 e2fs_gd_set_ndirs(struct ext2_gd *gd, uint32_t val)
563 {
564
565         gd->ext2bgd_ndirs = htole16(val & 0xffff);
566         gd->ext4bgd_ndirs_hi = htole16(val >> 16);
567 }
568
569 static uint32_t
570 e2fs_gd_get_i_unused(struct ext2_gd *gd)
571 {
572         return ((uint32_t)(le16toh(gd->ext4bgd_i_unused_hi) << 16) |
573             le16toh(gd->ext4bgd_i_unused));
574 }
575
576 static void
577 e2fs_gd_set_i_unused(struct ext2_gd *gd, uint32_t val)
578 {
579
580         gd->ext4bgd_i_unused = htole16(val & 0xffff);
581         gd->ext4bgd_i_unused_hi = htole16(val >> 16);
582 }
583
584 /*
585  * Find a cylinder to place a directory.
586  *
587  * The policy implemented by this algorithm is to allocate a
588  * directory inode in the same cylinder group as its parent
589  * directory, but also to reserve space for its files inodes
590  * and data. Restrict the number of directories which may be
591  * allocated one after another in the same cylinder group
592  * without intervening allocation of files.
593  *
594  * If we allocate a first level directory then force allocation
595  * in another cylinder group.
596  *
597  */
598 static u_long
599 ext2_dirpref(struct inode *pip)
600 {
601         struct m_ext2fs *fs;
602         int cg, prefcg, cgsize;
603         uint64_t avgbfree, minbfree;
604         u_int avgifree, avgndir, curdirsize;
605         u_int minifree, maxndir;
606         u_int mincg, minndir;
607         u_int dirsize, maxcontigdirs;
608
609         mtx_assert(EXT2_MTX(pip->i_ump), MA_OWNED);
610         fs = pip->i_e2fs;
611
612         avgifree = fs->e2fs_ficount / fs->e2fs_gcount;
613         avgbfree = fs->e2fs_fbcount / fs->e2fs_gcount;
614         avgndir = fs->e2fs_total_dir / fs->e2fs_gcount;
615
616         /*
617          * Force allocation in another cg if creating a first level dir.
618          */
619         ASSERT_VOP_LOCKED(ITOV(pip), "ext2fs_dirpref");
620         if (ITOV(pip)->v_vflag & VV_ROOT) {
621                 prefcg = arc4random() % fs->e2fs_gcount;
622                 mincg = prefcg;
623                 minndir = fs->e2fs_ipg;
624                 for (cg = prefcg; cg < fs->e2fs_gcount; cg++)
625                         if (e2fs_gd_get_ndirs(&fs->e2fs_gd[cg]) < minndir &&
626                             e2fs_gd_get_nifree(&fs->e2fs_gd[cg]) >= avgifree &&
627                             e2fs_gd_get_nbfree(&fs->e2fs_gd[cg]) >= avgbfree) {
628                                 mincg = cg;
629                                 minndir = e2fs_gd_get_ndirs(&fs->e2fs_gd[cg]);
630                         }
631                 for (cg = 0; cg < prefcg; cg++)
632                         if (e2fs_gd_get_ndirs(&fs->e2fs_gd[cg]) < minndir &&
633                             e2fs_gd_get_nifree(&fs->e2fs_gd[cg]) >= avgifree &&
634                             e2fs_gd_get_nbfree(&fs->e2fs_gd[cg]) >= avgbfree) {
635                                 mincg = cg;
636                                 minndir = e2fs_gd_get_ndirs(&fs->e2fs_gd[cg]);
637                         }
638                 return (mincg);
639         }
640         /*
641          * Count various limits which used for
642          * optimal allocation of a directory inode.
643          */
644         maxndir = min(avgndir + fs->e2fs_ipg / 16, fs->e2fs_ipg);
645         minifree = avgifree - avgifree / 4;
646         if (minifree < 1)
647                 minifree = 1;
648         minbfree = avgbfree - avgbfree / 4;
649         if (minbfree < 1)
650                 minbfree = 1;
651         cgsize = fs->e2fs_fsize * fs->e2fs_fpg;
652         dirsize = AVGDIRSIZE;
653         curdirsize = avgndir ?
654             (cgsize - avgbfree * fs->e2fs_bsize) / avgndir : 0;
655         if (dirsize < curdirsize)
656                 dirsize = curdirsize;
657         maxcontigdirs = min((avgbfree * fs->e2fs_bsize) / dirsize, 255);
658         maxcontigdirs = min(maxcontigdirs, fs->e2fs_ipg / AFPDIR);
659         if (maxcontigdirs == 0)
660                 maxcontigdirs = 1;
661
662         /*
663          * Limit number of dirs in one cg and reserve space for
664          * regular files, but only if we have no deficit in
665          * inodes or space.
666          */
667         prefcg = ino_to_cg(fs, pip->i_number);
668         for (cg = prefcg; cg < fs->e2fs_gcount; cg++)
669                 if (e2fs_gd_get_ndirs(&fs->e2fs_gd[cg]) < maxndir &&
670                     e2fs_gd_get_nifree(&fs->e2fs_gd[cg]) >= minifree &&
671                     e2fs_gd_get_nbfree(&fs->e2fs_gd[cg]) >= minbfree) {
672                         if (fs->e2fs_contigdirs[cg] < maxcontigdirs)
673                                 return (cg);
674                 }
675         for (cg = 0; cg < prefcg; cg++)
676                 if (e2fs_gd_get_ndirs(&fs->e2fs_gd[cg]) < maxndir &&
677                     e2fs_gd_get_nifree(&fs->e2fs_gd[cg]) >= minifree &&
678                     e2fs_gd_get_nbfree(&fs->e2fs_gd[cg]) >= minbfree) {
679                         if (fs->e2fs_contigdirs[cg] < maxcontigdirs)
680                                 return (cg);
681                 }
682         /*
683          * This is a backstop when we have deficit in space.
684          */
685         for (cg = prefcg; cg < fs->e2fs_gcount; cg++)
686                 if (e2fs_gd_get_nifree(&fs->e2fs_gd[cg]) >= avgifree)
687                         return (cg);
688         for (cg = 0; cg < prefcg; cg++)
689                 if (e2fs_gd_get_nifree(&fs->e2fs_gd[cg]) >= avgifree)
690                         break;
691         return (cg);
692 }
693
694 /*
695  * Select the desired position for the next block in a file.
696  *
697  * we try to mimic what Remy does in inode_getblk/block_getblk
698  *
699  * we note: blocknr == 0 means that we're about to allocate either
700  * a direct block or a pointer block at the first level of indirection
701  * (In other words, stuff that will go in i_db[] or i_ib[])
702  *
703  * blocknr != 0 means that we're allocating a block that is none
704  * of the above. Then, blocknr tells us the number of the block
705  * that will hold the pointer
706  */
707 e4fs_daddr_t
708 ext2_blkpref(struct inode *ip, e2fs_lbn_t lbn, int indx, e2fs_daddr_t *bap,
709     e2fs_daddr_t blocknr)
710 {
711         struct m_ext2fs *fs;
712         int tmp;
713
714         fs = ip->i_e2fs;
715
716         mtx_assert(EXT2_MTX(ip->i_ump), MA_OWNED);
717
718         /*
719          * If the next block is actually what we thought it is, then set the
720          * goal to what we thought it should be.
721          */
722         if (ip->i_next_alloc_block == lbn && ip->i_next_alloc_goal != 0)
723                 return ip->i_next_alloc_goal;
724
725         /*
726          * Now check whether we were provided with an array that basically
727          * tells us previous blocks to which we want to stay close.
728          */
729         if (bap)
730                 for (tmp = indx - 1; tmp >= 0; tmp--)
731                         if (bap[tmp])
732                                 return (le32toh(bap[tmp]));
733
734         /*
735          * Else lets fall back to the blocknr or, if there is none, follow
736          * the rule that a block should be allocated near its inode.
737          */
738         return (blocknr ? blocknr :
739             (e2fs_daddr_t)(ip->i_block_group *
740             EXT2_BLOCKS_PER_GROUP(fs)) + le32toh(fs->e2fs->e2fs_first_dblock));
741 }
742
743 /*
744  * Implement the cylinder overflow algorithm.
745  *
746  * The policy implemented by this algorithm is:
747  *   1) allocate the block in its requested cylinder group.
748  *   2) quadradically rehash on the cylinder group number.
749  *   3) brute force search for a free block.
750  */
751 static e4fs_daddr_t
752 ext2_hashalloc(struct inode *ip, int cg, long pref, int size,
753     daddr_t (*allocator) (struct inode *, int, daddr_t, int))
754 {
755         struct m_ext2fs *fs;
756         e4fs_daddr_t result;
757         int i, icg = cg;
758
759         mtx_assert(EXT2_MTX(ip->i_ump), MA_OWNED);
760         fs = ip->i_e2fs;
761         /*
762          * 1: preferred cylinder group
763          */
764         result = (*allocator)(ip, cg, pref, size);
765         if (result)
766                 return (result);
767         /*
768          * 2: quadratic rehash
769          */
770         for (i = 1; i < fs->e2fs_gcount; i *= 2) {
771                 cg += i;
772                 if (cg >= fs->e2fs_gcount)
773                         cg -= fs->e2fs_gcount;
774                 result = (*allocator)(ip, cg, 0, size);
775                 if (result)
776                         return (result);
777         }
778         /*
779          * 3: brute force search
780          * Note that we start at i == 2, since 0 was checked initially,
781          * and 1 is always checked in the quadratic rehash.
782          */
783         cg = (icg + 2) % fs->e2fs_gcount;
784         for (i = 2; i < fs->e2fs_gcount; i++) {
785                 result = (*allocator)(ip, cg, 0, size);
786                 if (result)
787                         return (result);
788                 cg++;
789                 if (cg == fs->e2fs_gcount)
790                         cg = 0;
791         }
792         return (0);
793 }
794
795 static uint64_t
796 ext2_cg_number_gdb_nometa(struct m_ext2fs *fs, int cg)
797 {
798
799         if (!ext2_cg_has_sb(fs, cg))
800                 return (0);
801
802         if (EXT2_HAS_INCOMPAT_FEATURE(fs, EXT2F_INCOMPAT_META_BG))
803                 return (le32toh(fs->e2fs->e3fs_first_meta_bg));
804
805         return ((fs->e2fs_gcount + EXT2_DESCS_PER_BLOCK(fs) - 1) /
806             EXT2_DESCS_PER_BLOCK(fs));
807 }
808
809 static uint64_t
810 ext2_cg_number_gdb_meta(struct m_ext2fs *fs, int cg)
811 {
812         unsigned long metagroup;
813         int first, last;
814
815         metagroup = cg / EXT2_DESCS_PER_BLOCK(fs);
816         first = metagroup * EXT2_DESCS_PER_BLOCK(fs);
817         last = first + EXT2_DESCS_PER_BLOCK(fs) - 1;
818
819         if (cg == first || cg == first + 1 || cg == last)
820                 return (1);
821
822         return (0);
823 }
824
825 uint64_t
826 ext2_cg_number_gdb(struct m_ext2fs *fs, int cg)
827 {
828         unsigned long first_meta_bg, metagroup;
829
830         first_meta_bg = le32toh(fs->e2fs->e3fs_first_meta_bg);
831         metagroup = cg / EXT2_DESCS_PER_BLOCK(fs);
832
833         if (!EXT2_HAS_INCOMPAT_FEATURE(fs, EXT2F_INCOMPAT_META_BG) ||
834             metagroup < first_meta_bg)
835                 return (ext2_cg_number_gdb_nometa(fs, cg));
836
837         return ext2_cg_number_gdb_meta(fs, cg);
838 }
839
840 static int
841 ext2_number_base_meta_blocks(struct m_ext2fs *fs, int cg)
842 {
843         int number;
844
845         number = ext2_cg_has_sb(fs, cg);
846
847         if (!EXT2_HAS_INCOMPAT_FEATURE(fs, EXT2F_INCOMPAT_META_BG) ||
848             cg < le32toh(fs->e2fs->e3fs_first_meta_bg) *
849             EXT2_DESCS_PER_BLOCK(fs)) {
850                 if (number) {
851                         number += ext2_cg_number_gdb(fs, cg);
852                         number += le16toh(fs->e2fs->e2fs_reserved_ngdb);
853                 }
854         } else {
855                 number += ext2_cg_number_gdb(fs, cg);
856         }
857
858         return (number);
859 }
860
861 static void
862 ext2_mark_bitmap_end(int start_bit, int end_bit, char *bitmap)
863 {
864         int i;
865
866         if (start_bit >= end_bit)
867                 return;
868
869         for (i = start_bit; i < ((start_bit + 7) & ~7UL); i++)
870                 setbit(bitmap, i);
871         if (i < end_bit)
872                 memset(bitmap + (i >> 3), 0xff, (end_bit - i) >> 3);
873 }
874
875 static int
876 ext2_get_group_number(struct m_ext2fs *fs, e4fs_daddr_t block)
877 {
878
879         return ((block - le32toh(fs->e2fs->e2fs_first_dblock)) /
880             fs->e2fs_bsize);
881 }
882
883 static int
884 ext2_block_in_group(struct m_ext2fs *fs, e4fs_daddr_t block, int cg)
885 {
886
887         return ((ext2_get_group_number(fs, block) == cg) ? 1 : 0);
888 }
889
890 static int
891 ext2_cg_block_bitmap_init(struct m_ext2fs *fs, int cg, struct buf *bp)
892 {
893         int bit, bit_max, inodes_per_block;
894         uint64_t start, tmp;
895
896         if (!(le16toh(fs->e2fs_gd[cg].ext4bgd_flags) & EXT2_BG_BLOCK_UNINIT))
897                 return (0);
898
899         memset(bp->b_data, 0, fs->e2fs_bsize);
900
901         bit_max = ext2_number_base_meta_blocks(fs, cg);
902         if ((bit_max >> 3) >= fs->e2fs_bsize)
903                 return (EINVAL);
904
905         for (bit = 0; bit < bit_max; bit++)
906                 setbit(bp->b_data, bit);
907
908         start = (uint64_t)cg * fs->e2fs_bpg +
909             le32toh(fs->e2fs->e2fs_first_dblock);
910
911         /* Set bits for block and inode bitmaps, and inode table. */
912         tmp = e2fs_gd_get_b_bitmap(&fs->e2fs_gd[cg]);
913         if (!EXT2_HAS_INCOMPAT_FEATURE(fs, EXT2F_INCOMPAT_FLEX_BG) ||
914             ext2_block_in_group(fs, tmp, cg))
915                 setbit(bp->b_data, tmp - start);
916
917         tmp = e2fs_gd_get_i_bitmap(&fs->e2fs_gd[cg]);
918         if (!EXT2_HAS_INCOMPAT_FEATURE(fs, EXT2F_INCOMPAT_FLEX_BG) ||
919             ext2_block_in_group(fs, tmp, cg))
920                 setbit(bp->b_data, tmp - start);
921
922         tmp = e2fs_gd_get_i_tables(&fs->e2fs_gd[cg]);
923         inodes_per_block = fs->e2fs_bsize/EXT2_INODE_SIZE(fs);
924         while( tmp < e2fs_gd_get_i_tables(&fs->e2fs_gd[cg]) +
925             fs->e2fs_ipg / inodes_per_block ) {
926                 if (!EXT2_HAS_INCOMPAT_FEATURE(fs, EXT2F_INCOMPAT_FLEX_BG) ||
927                     ext2_block_in_group(fs, tmp, cg))
928                         setbit(bp->b_data, tmp - start);
929                 tmp++;
930         }
931
932         /*
933          * Also if the number of blocks within the group is less than
934          * the blocksize * 8 ( which is the size of bitmap ), set rest
935          * of the block bitmap to 1
936          */
937         ext2_mark_bitmap_end(fs->e2fs_bpg, fs->e2fs_bsize * 8,
938             bp->b_data);
939
940         /* Clean the flag */
941         fs->e2fs_gd[cg].ext4bgd_flags = htole16(le16toh(
942             fs->e2fs_gd[cg].ext4bgd_flags) & ~EXT2_BG_BLOCK_UNINIT);
943
944         return (0);
945 }
946
947 static int
948 ext2_b_bitmap_validate(struct m_ext2fs *fs, struct buf *bp, int cg)
949 {
950         struct ext2_gd *gd;
951         uint64_t group_first_block;
952         unsigned int offset, max_bit;
953
954         if (EXT2_HAS_INCOMPAT_FEATURE(fs, EXT2F_INCOMPAT_FLEX_BG)) {
955                 /*
956                  * It is not possible to check block bitmap in case of this
957                  * feature, because the inode and block bitmaps and inode table
958                  * blocks may not be in the group at all.
959                  * So, skip check in this case.
960                  */
961                 return (0);
962         }
963
964         gd = &fs->e2fs_gd[cg];
965         max_bit = fs->e2fs_fpg;
966         group_first_block = ((uint64_t)cg) * fs->e2fs_fpg +
967             le32toh(fs->e2fs->e2fs_first_dblock);
968
969         /* Check block bitmap block number */
970         offset = e2fs_gd_get_b_bitmap(gd) - group_first_block;
971         if (offset >= max_bit || !isset(bp->b_data, offset)) {
972                 SDT_PROBE2(ext2fs, , alloc, ext2_b_bitmap_validate_error,
973                     "bad block bitmap, group", cg);
974                 return (EINVAL);
975         }
976
977         /* Check inode bitmap block number */
978         offset = e2fs_gd_get_i_bitmap(gd) - group_first_block;
979         if (offset >= max_bit || !isset(bp->b_data, offset)) {
980                 SDT_PROBE2(ext2fs, , alloc, ext2_b_bitmap_validate_error,
981                     "bad inode bitmap", cg);
982                 return (EINVAL);
983         }
984
985         /* Check inode table */
986         offset = e2fs_gd_get_i_tables(gd) - group_first_block;
987         if (offset >= max_bit || offset + fs->e2fs_itpg >= max_bit) {
988                 SDT_PROBE2(ext2fs, , alloc, ext2_b_bitmap_validate_error,
989                     "bad inode table, group", cg);
990                 return (EINVAL);
991         }
992
993         return (0);
994 }
995
996 /*
997  * Determine whether a block can be allocated.
998  *
999  * Check to see if a block of the appropriate size is available,
1000  * and if it is, allocate it.
1001  */
1002 static daddr_t
1003 ext2_alloccg(struct inode *ip, int cg, daddr_t bpref, int size)
1004 {
1005         struct m_ext2fs *fs;
1006         struct buf *bp;
1007         struct ext2mount *ump;
1008         daddr_t bno, runstart, runlen;
1009         int bit, loc, end, error, start;
1010         char *bbp;
1011         /* XXX ondisk32 */
1012         fs = ip->i_e2fs;
1013         ump = ip->i_ump;
1014         if (e2fs_gd_get_nbfree(&fs->e2fs_gd[cg]) == 0)
1015                 return (0);
1016
1017         EXT2_UNLOCK(ump);
1018         error = bread(ip->i_devvp, fsbtodb(fs,
1019             e2fs_gd_get_b_bitmap(&fs->e2fs_gd[cg])),
1020             (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &bp);
1021         if (error)
1022                 goto fail;
1023
1024         if (EXT2_HAS_RO_COMPAT_FEATURE(fs, EXT2F_ROCOMPAT_GDT_CSUM) ||
1025             EXT2_HAS_RO_COMPAT_FEATURE(fs, EXT2F_ROCOMPAT_METADATA_CKSUM)) {
1026                 error = ext2_cg_block_bitmap_init(fs, cg, bp);
1027                 if (error)
1028                         goto fail;
1029
1030                 ext2_gd_b_bitmap_csum_set(fs, cg, bp);
1031         }
1032         error = ext2_gd_b_bitmap_csum_verify(fs, cg, bp);
1033         if (error)
1034                 goto fail;
1035
1036         error = ext2_b_bitmap_validate(fs,bp, cg);
1037         if (error)
1038                 goto fail;
1039
1040         /*
1041          * Check, that another thread did not not allocate the last block in
1042          * this group while we were waiting for the buffer.
1043          */
1044         if (e2fs_gd_get_nbfree(&fs->e2fs_gd[cg]) == 0)
1045                 goto fail;
1046
1047         bbp = (char *)bp->b_data;
1048
1049         if (dtog(fs, bpref) != cg)
1050                 bpref = 0;
1051         if (bpref != 0) {
1052                 bpref = dtogd(fs, bpref);
1053                 /*
1054                  * if the requested block is available, use it
1055                  */
1056                 if (isclr(bbp, bpref)) {
1057                         bno = bpref;
1058                         goto gotit;
1059                 }
1060         }
1061         /*
1062          * no blocks in the requested cylinder, so take next
1063          * available one in this cylinder group.
1064          * first try to get 8 contigous blocks, then fall back to a single
1065          * block.
1066          */
1067         if (bpref)
1068                 start = dtogd(fs, bpref) / NBBY;
1069         else
1070                 start = 0;
1071         end = howmany(fs->e2fs_fpg, NBBY) - start;
1072 retry:
1073         runlen = 0;
1074         runstart = 0;
1075         for (loc = start; loc < end; loc++) {
1076                 if (bbp[loc] == (char)0xff) {
1077                         runlen = 0;
1078                         continue;
1079                 }
1080
1081                 /* Start of a run, find the number of high clear bits. */
1082                 if (runlen == 0) {
1083                         bit = fls(bbp[loc]);
1084                         runlen = NBBY - bit;
1085                         runstart = loc * NBBY + bit;
1086                 } else if (bbp[loc] == 0) {
1087                         /* Continue a run. */
1088                         runlen += NBBY;
1089                 } else {
1090                         /*
1091                          * Finish the current run.  If it isn't long
1092                          * enough, start a new one.
1093                          */
1094                         bit = ffs(bbp[loc]) - 1;
1095                         runlen += bit;
1096                         if (runlen >= 8) {
1097                                 bno = runstart;
1098                                 goto gotit;
1099                         }
1100
1101                         /* Run was too short, start a new one. */
1102                         bit = fls(bbp[loc]);
1103                         runlen = NBBY - bit;
1104                         runstart = loc * NBBY + bit;
1105                 }
1106
1107                 /* If the current run is long enough, use it. */
1108                 if (runlen >= 8) {
1109                         bno = runstart;
1110                         goto gotit;
1111                 }
1112         }
1113         if (start != 0) {
1114                 end = start;
1115                 start = 0;
1116                 goto retry;
1117         }
1118         bno = ext2_mapsearch(fs, bbp, bpref);
1119         if (bno < 0)
1120                 goto fail;
1121
1122 gotit:
1123 #ifdef INVARIANTS
1124         if (isset(bbp, bno)) {
1125                 printf("ext2fs_alloccgblk: cg=%d bno=%jd fs=%s\n",
1126                     cg, (intmax_t)bno, fs->e2fs_fsmnt);
1127                 panic("ext2fs_alloccg: dup alloc");
1128         }
1129 #endif
1130         setbit(bbp, bno);
1131         EXT2_LOCK(ump);
1132         ext2_clusteracct(fs, bbp, cg, bno, -1);
1133         fs->e2fs_fbcount--;
1134         e2fs_gd_set_nbfree(&fs->e2fs_gd[cg],
1135             e2fs_gd_get_nbfree(&fs->e2fs_gd[cg]) - 1);
1136         fs->e2fs_fmod = 1;
1137         EXT2_UNLOCK(ump);
1138         ext2_gd_b_bitmap_csum_set(fs, cg, bp);
1139         bdwrite(bp);
1140         return (((uint64_t)cg) * fs->e2fs_fpg +
1141             le32toh(fs->e2fs->e2fs_first_dblock) + bno);
1142
1143 fail:
1144         brelse(bp);
1145         EXT2_LOCK(ump);
1146         return (0);
1147 }
1148
1149 /*
1150  * Determine whether a cluster can be allocated.
1151  */
1152 static daddr_t
1153 ext2_clusteralloc(struct inode *ip, int cg, daddr_t bpref, int len)
1154 {
1155         struct m_ext2fs *fs;
1156         struct ext2mount *ump;
1157         struct buf *bp;
1158         char *bbp;
1159         int bit, error, got, i, loc, run;
1160         int32_t *lp;
1161         daddr_t bno;
1162
1163         fs = ip->i_e2fs;
1164         ump = ip->i_ump;
1165
1166         if (fs->e2fs_maxcluster[cg] < len)
1167                 return (0);
1168
1169         EXT2_UNLOCK(ump);
1170         error = bread(ip->i_devvp,
1171             fsbtodb(fs, e2fs_gd_get_b_bitmap(&fs->e2fs_gd[cg])),
1172             (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &bp);
1173         if (error)
1174                 goto fail_lock;
1175
1176         bbp = (char *)bp->b_data;
1177         EXT2_LOCK(ump);
1178         /*
1179          * Check to see if a cluster of the needed size (or bigger) is
1180          * available in this cylinder group.
1181          */
1182         lp = &fs->e2fs_clustersum[cg].cs_sum[len];
1183         for (i = len; i <= fs->e2fs_contigsumsize; i++)
1184                 if (*lp++ > 0)
1185                         break;
1186         if (i > fs->e2fs_contigsumsize) {
1187                 /*
1188                  * Update the cluster summary information to reflect
1189                  * the true maximum-sized cluster so that future cluster
1190                  * allocation requests can avoid reading the bitmap only
1191                  * to find no cluster.
1192                  */
1193                 lp = &fs->e2fs_clustersum[cg].cs_sum[len - 1];
1194                 for (i = len - 1; i > 0; i--)
1195                         if (*lp-- > 0)
1196                                 break;
1197                 fs->e2fs_maxcluster[cg] = i;
1198                 goto fail;
1199         }
1200         EXT2_UNLOCK(ump);
1201
1202         /* Search the bitmap to find a big enough cluster like in FFS. */
1203         if (dtog(fs, bpref) != cg)
1204                 bpref = 0;
1205         if (bpref != 0)
1206                 bpref = dtogd(fs, bpref);
1207         loc = bpref / NBBY;
1208         bit = 1 << (bpref % NBBY);
1209         for (run = 0, got = bpref; got < fs->e2fs_fpg; got++) {
1210                 if ((bbp[loc] & bit) != 0)
1211                         run = 0;
1212                 else {
1213                         run++;
1214                         if (run == len)
1215                                 break;
1216                 }
1217                 if ((got & (NBBY - 1)) != (NBBY - 1))
1218                         bit <<= 1;
1219                 else {
1220                         loc++;
1221                         bit = 1;
1222                 }
1223         }
1224
1225         if (got >= fs->e2fs_fpg)
1226                 goto fail_lock;
1227
1228         /* Allocate the cluster that we found. */
1229         for (i = 1; i < len; i++)
1230                 if (!isclr(bbp, got - run + i))
1231                         panic("ext2_clusteralloc: map mismatch");
1232
1233         bno = got - run + 1;
1234         if (bno >= fs->e2fs_fpg)
1235                 panic("ext2_clusteralloc: allocated out of group");
1236
1237         EXT2_LOCK(ump);
1238         for (i = 0; i < len; i += fs->e2fs_fpb) {
1239                 setbit(bbp, bno + i);
1240                 ext2_clusteracct(fs, bbp, cg, bno + i, -1);
1241                 fs->e2fs_fbcount--;
1242                 e2fs_gd_set_nbfree(&fs->e2fs_gd[cg],
1243                     e2fs_gd_get_nbfree(&fs->e2fs_gd[cg]) - 1);
1244         }
1245         fs->e2fs_fmod = 1;
1246         EXT2_UNLOCK(ump);
1247
1248         bdwrite(bp);
1249         return (cg * fs->e2fs_fpg + le32toh(fs->e2fs->e2fs_first_dblock)
1250             + bno);
1251
1252 fail_lock:
1253         EXT2_LOCK(ump);
1254 fail:
1255         brelse(bp);
1256         return (0);
1257 }
1258
1259 static int
1260 ext2_zero_inode_table(struct inode *ip, int cg)
1261 {
1262         struct m_ext2fs *fs;
1263         struct buf *bp;
1264         int i, all_blks, used_blks;
1265
1266         fs = ip->i_e2fs;
1267
1268         if (le16toh(fs->e2fs_gd[cg].ext4bgd_flags) & EXT2_BG_INODE_ZEROED)
1269                 return (0);
1270
1271         all_blks = le16toh(fs->e2fs->e2fs_inode_size) * fs->e2fs_ipg /
1272             fs->e2fs_bsize;
1273
1274         used_blks = howmany(fs->e2fs_ipg -
1275             e2fs_gd_get_i_unused(&fs->e2fs_gd[cg]),
1276             fs->e2fs_bsize / EXT2_INODE_SIZE(fs));
1277
1278         for (i = 0; i < all_blks - used_blks; i++) {
1279                 bp = getblk(ip->i_devvp, fsbtodb(fs,
1280                     e2fs_gd_get_i_tables(&fs->e2fs_gd[cg]) + used_blks + i),
1281                     fs->e2fs_bsize, 0, 0, 0);
1282                 if (!bp)
1283                         return (EIO);
1284
1285                 vfs_bio_bzero_buf(bp, 0, fs->e2fs_bsize);
1286                 bawrite(bp);
1287         }
1288
1289         fs->e2fs_gd[cg].ext4bgd_flags = htole16(le16toh(
1290             fs->e2fs_gd[cg].ext4bgd_flags) | EXT2_BG_INODE_ZEROED);
1291
1292         return (0);
1293 }
1294
1295 static void
1296 ext2_fix_bitmap_tail(unsigned char *bitmap, int first, int last)
1297 {
1298         int i;
1299
1300         for (i = first; i <= last; i++)
1301                 bitmap[i] = 0xff;
1302 }
1303
1304
1305 /*
1306  * Determine whether an inode can be allocated.
1307  *
1308  * Check to see if an inode is available, and if it is,
1309  * allocate it using tode in the specified cylinder group.
1310  */
1311 static daddr_t
1312 ext2_nodealloccg(struct inode *ip, int cg, daddr_t ipref, int mode)
1313 {
1314         struct m_ext2fs *fs;
1315         struct buf *bp;
1316         struct ext2mount *ump;
1317         int error, start, len, ifree, ibytes;
1318         char *ibp, *loc;
1319
1320         ipref--;        /* to avoid a lot of (ipref -1) */
1321         if (ipref == -1)
1322                 ipref = 0;
1323         fs = ip->i_e2fs;
1324         ump = ip->i_ump;
1325         if (e2fs_gd_get_nifree(&fs->e2fs_gd[cg]) == 0)
1326                 return (0);
1327         EXT2_UNLOCK(ump);
1328         error = bread(ip->i_devvp, fsbtodb(fs,
1329             e2fs_gd_get_i_bitmap(&fs->e2fs_gd[cg])),
1330             (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &bp);
1331         if (error) {
1332                 EXT2_LOCK(ump);
1333                 return (0);
1334         }
1335         if (EXT2_HAS_RO_COMPAT_FEATURE(fs, EXT2F_ROCOMPAT_GDT_CSUM) ||
1336             EXT2_HAS_RO_COMPAT_FEATURE(fs, EXT2F_ROCOMPAT_METADATA_CKSUM)) {
1337                 if (le16toh(fs->e2fs_gd[cg].ext4bgd_flags) &
1338                     EXT2_BG_INODE_UNINIT) {
1339                         ibytes = fs->e2fs_ipg / 8;
1340                         memset(bp->b_data, 0, ibytes - 1);
1341                         ext2_fix_bitmap_tail(bp->b_data, ibytes,
1342                             fs->e2fs_bsize - 1);
1343                         fs->e2fs_gd[cg].ext4bgd_flags = htole16(le16toh(
1344                             fs->e2fs_gd[cg].ext4bgd_flags) &
1345                             ~EXT2_BG_INODE_UNINIT);
1346                 }
1347                 ext2_gd_i_bitmap_csum_set(fs, cg, bp);
1348                 error = ext2_zero_inode_table(ip, cg);
1349                 if (error) {
1350                         brelse(bp);
1351                         EXT2_LOCK(ump);
1352                         return (0);
1353                 }
1354         }
1355         error = ext2_gd_i_bitmap_csum_verify(fs, cg, bp);
1356         if (error) {
1357                 brelse(bp);
1358                 EXT2_LOCK(ump);
1359                 return (0);
1360         }
1361         if (e2fs_gd_get_nifree(&fs->e2fs_gd[cg]) == 0) {
1362                 /*
1363                  * Another thread allocated the last i-node in this
1364                  * group while we were waiting for the buffer.
1365                  */
1366                 brelse(bp);
1367                 EXT2_LOCK(ump);
1368                 return (0);
1369         }
1370         ibp = (char *)bp->b_data;
1371         if (ipref) {
1372                 ipref %= fs->e2fs_ipg;
1373                 if (isclr(ibp, ipref))
1374                         goto gotit;
1375         }
1376         start = ipref / NBBY;
1377         len = howmany(fs->e2fs_ipg - ipref, NBBY);
1378         loc = memcchr(&ibp[start], 0xff, len);
1379         if (loc == NULL) {
1380                 len = start + 1;
1381                 start = 0;
1382                 loc = memcchr(&ibp[start], 0xff, len);
1383                 if (loc == NULL) {
1384                         SDT_PROBE3(ext2fs, , alloc,
1385                             ext2_nodealloccg_bmap_corrupted, cg, ipref,
1386                             fs->e2fs_fsmnt);
1387                         brelse(bp);
1388                         EXT2_LOCK(ump);
1389                         return (0);
1390                 }
1391         }
1392         ipref = (loc - ibp) * NBBY + ffs(~*loc) - 1;
1393 gotit:
1394         setbit(ibp, ipref);
1395         EXT2_LOCK(ump);
1396         e2fs_gd_set_nifree(&fs->e2fs_gd[cg],
1397             e2fs_gd_get_nifree(&fs->e2fs_gd[cg]) - 1);
1398         if (EXT2_HAS_RO_COMPAT_FEATURE(fs, EXT2F_ROCOMPAT_GDT_CSUM) ||
1399             EXT2_HAS_RO_COMPAT_FEATURE(fs, EXT2F_ROCOMPAT_METADATA_CKSUM)) {
1400                 ifree = fs->e2fs_ipg - e2fs_gd_get_i_unused(&fs->e2fs_gd[cg]);
1401                 if (ipref + 1 > ifree)
1402                         e2fs_gd_set_i_unused(&fs->e2fs_gd[cg],
1403                             fs->e2fs_ipg - (ipref + 1));
1404         }
1405         fs->e2fs_ficount--;
1406         fs->e2fs_fmod = 1;
1407         if ((mode & IFMT) == IFDIR) {
1408                 e2fs_gd_set_ndirs(&fs->e2fs_gd[cg],
1409                     e2fs_gd_get_ndirs(&fs->e2fs_gd[cg]) + 1);
1410                 fs->e2fs_total_dir++;
1411         }
1412         EXT2_UNLOCK(ump);
1413         ext2_gd_i_bitmap_csum_set(fs, cg, bp);
1414         bdwrite(bp);
1415         return ((uint64_t)cg * fs->e2fs_ipg + ipref + 1);
1416 }
1417
1418 /*
1419  * Free a block or fragment.
1420  *
1421  */
1422 void
1423 ext2_blkfree(struct inode *ip, e4fs_daddr_t bno, long size)
1424 {
1425         struct m_ext2fs *fs;
1426         struct buf *bp;
1427         struct ext2mount *ump;
1428         int cg, error;
1429         char *bbp;
1430
1431         fs = ip->i_e2fs;
1432         ump = ip->i_ump;
1433         cg = dtog(fs, bno);
1434         if (bno >= fs->e2fs_bcount) {
1435                 SDT_PROBE2(ext2fs, , alloc, ext2_blkfree_bad_block,
1436                     ip->i_number, bno);
1437                 return;
1438         }
1439         error = bread(ip->i_devvp,
1440             fsbtodb(fs, e2fs_gd_get_b_bitmap(&fs->e2fs_gd[cg])),
1441             (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &bp);
1442         if (error) {
1443                 return;
1444         }
1445         bbp = (char *)bp->b_data;
1446         bno = dtogd(fs, bno);
1447         if (isclr(bbp, bno)) {
1448                 panic("ext2_blkfree: freeing free block %lld, fs=%s",
1449                     (long long)bno, fs->e2fs_fsmnt);
1450         }
1451         clrbit(bbp, bno);
1452         EXT2_LOCK(ump);
1453         ext2_clusteracct(fs, bbp, cg, bno, 1);
1454         fs->e2fs_fbcount++;
1455         e2fs_gd_set_nbfree(&fs->e2fs_gd[cg],
1456             e2fs_gd_get_nbfree(&fs->e2fs_gd[cg]) + 1);
1457         fs->e2fs_fmod = 1;
1458         EXT2_UNLOCK(ump);
1459         ext2_gd_b_bitmap_csum_set(fs, cg, bp);
1460         bdwrite(bp);
1461 }
1462
1463 /*
1464  * Free an inode.
1465  *
1466  */
1467 int
1468 ext2_vfree(struct vnode *pvp, ino_t ino, int mode)
1469 {
1470         struct m_ext2fs *fs;
1471         struct inode *pip;
1472         struct buf *bp;
1473         struct ext2mount *ump;
1474         int error, cg;
1475         char *ibp;
1476
1477         pip = VTOI(pvp);
1478         fs = pip->i_e2fs;
1479         ump = pip->i_ump;
1480         if ((u_int)ino > fs->e2fs_ipg * fs->e2fs_gcount)
1481                 panic("ext2_vfree: range: devvp = %p, ino = %ju, fs = %s",
1482                     pip->i_devvp, (uintmax_t)ino, fs->e2fs_fsmnt);
1483
1484         cg = ino_to_cg(fs, ino);
1485         error = bread(pip->i_devvp,
1486             fsbtodb(fs, e2fs_gd_get_i_bitmap(&fs->e2fs_gd[cg])),
1487             (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &bp);
1488         if (error) {
1489                 return (0);
1490         }
1491         ibp = (char *)bp->b_data;
1492         ino = (ino - 1) % fs->e2fs_ipg;
1493         if (isclr(ibp, ino)) {
1494                 SDT_PROBE2(ext2fs, , alloc, ext2_vfree_doublefree,
1495                     fs->e2fs_fsmnt, ino);
1496                 if (fs->e2fs_ronly == 0)
1497                         panic("ext2_vfree: freeing free inode");
1498         }
1499         clrbit(ibp, ino);
1500         EXT2_LOCK(ump);
1501         fs->e2fs_ficount++;
1502         e2fs_gd_set_nifree(&fs->e2fs_gd[cg],
1503             e2fs_gd_get_nifree(&fs->e2fs_gd[cg]) + 1);
1504         if ((mode & IFMT) == IFDIR) {
1505                 e2fs_gd_set_ndirs(&fs->e2fs_gd[cg],
1506                     e2fs_gd_get_ndirs(&fs->e2fs_gd[cg]) - 1);
1507                 fs->e2fs_total_dir--;
1508         }
1509         fs->e2fs_fmod = 1;
1510         EXT2_UNLOCK(ump);
1511         ext2_gd_i_bitmap_csum_set(fs, cg, bp);
1512         bdwrite(bp);
1513         return (0);
1514 }
1515
1516 /*
1517  * Find a block in the specified cylinder group.
1518  *
1519  * It is a panic if a request is made to find a block if none are
1520  * available.
1521  */
1522 static daddr_t
1523 ext2_mapsearch(struct m_ext2fs *fs, char *bbp, daddr_t bpref)
1524 {
1525         char *loc;
1526         int start, len;
1527
1528         /*
1529          * find the fragment by searching through the free block
1530          * map for an appropriate bit pattern
1531          */
1532         if (bpref)
1533                 start = dtogd(fs, bpref) / NBBY;
1534         else
1535                 start = 0;
1536         len = howmany(fs->e2fs_fpg, NBBY) - start;
1537         loc = memcchr(&bbp[start], 0xff, len);
1538         if (loc == NULL) {
1539                 len = start + 1;
1540                 start = 0;
1541                 loc = memcchr(&bbp[start], 0xff, len);
1542                 if (loc == NULL) {
1543                         panic("ext2_mapsearch: map corrupted: start=%d, len=%d,"
1544                             "fs=%s", start, len, fs->e2fs_fsmnt);
1545                         /* NOTREACHED */
1546                 }
1547         }
1548         return ((loc - bbp) * NBBY + ffs(~*loc) - 1);
1549 }
1550
1551 int
1552 ext2_cg_has_sb(struct m_ext2fs *fs, int cg)
1553 {
1554         int a3, a5, a7;
1555
1556         if (cg == 0)
1557                 return (1);
1558
1559         if (EXT2_HAS_COMPAT_FEATURE(fs, EXT2F_COMPAT_SPARSESUPER2)) {
1560                 if (cg == le32toh(fs->e2fs->e4fs_backup_bgs[0]) ||
1561                     cg == le32toh(fs->e2fs->e4fs_backup_bgs[1]))
1562                         return (1);
1563                 return (0);
1564         }
1565
1566         if ((cg <= 1) ||
1567             !EXT2_HAS_RO_COMPAT_FEATURE(fs, EXT2F_ROCOMPAT_SPARSESUPER))
1568                 return (1);
1569
1570         if (!(cg & 1))
1571                 return (0);
1572
1573         for (a3 = 3, a5 = 5, a7 = 7;
1574             a3 <= cg || a5 <= cg || a7 <= cg;
1575             a3 *= 3, a5 *= 5, a7 *= 7)
1576                 if (cg == a3 || cg == a5 || cg == a7)
1577                         return (1);
1578         return (0);
1579 }