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         *bnp = 0;
  91         fs = ip->i_e2fs;
  92         ump = ip->i_ump;
  93         mtx_assert(EXT2_MTX(ump), MA_OWNED);
  94 #ifdef INVARIANTS
  95         if ((u_int)size > fs->e2fs_bsize || blkoff(fs, size) != 0) {
  96                 vn_printf(ip->i_devvp, "bsize = %lu, size = %d, fs = %s\n",
  97                     (long unsigned int)fs->e2fs_bsize, size, fs->e2fs_fsmnt);
  98                 panic("ext2_alloc: bad size");
  99         }
 100         if (cred == NOCRED)
 101                 panic("ext2_alloc: missing credential");
 102 #endif /* INVARIANTS */
 103         if (size == fs->e2fs_bsize && fs->e2fs->e2fs_fbcount == 0)
 104                 goto nospace;
 105         if (cred->cr_uid != 0 &&
 106                 fs->e2fs->e2fs_fbcount < fs->e2fs->e2fs_rbcount)
 107                 goto nospace;
 108         if (bpref >= fs->e2fs->e2fs_bcount)
 109                 bpref = 0;
 110         if (bpref == 0)
 111                 cg = ino_to_cg(fs, ip->i_number);
 112         else
 113                 cg = dtog(fs, bpref);
 114         bno = (daddr_t)ext2_hashalloc(ip, cg, bpref, fs->e2fs_bsize,
 115                                       ext2_alloccg);
 116         if (bno > 0) {
 117                 /* set next_alloc fields as done in block_getblk */
 118                 ip->i_next_alloc_block = lbn;
 119                 ip->i_next_alloc_goal = bno;
 120
 121                 ip->i_blocks += btodb(fs->e2fs_bsize);
 122                 ip->i_flag |= IN_CHANGE | IN_UPDATE;
 123                 *bnp = bno;
 124                 return (0);
 125         }
 126 nospace:
 127         EXT2_UNLOCK(ump);
 128         ext2_fserr(fs, cred->cr_uid, "filesystem full");
 129         uprintf("\n%s: write failed, filesystem is full\n", fs->e2fs_fsmnt);
 130         return (ENOSPC);
 131 }
 132
 133 /*
 134  * Reallocate a sequence of blocks into a contiguous sequence of blocks.
 135  *
 136  * The vnode and an array of buffer pointers for a range of sequential
 137  * logical blocks to be made contiguous is given. The allocator attempts
 138  * to find a range of sequential blocks starting as close as possible to
 139  * an fs_rotdelay offset from the end of the allocation for the logical
 140  * block immediately preceding the current range. If successful, the
 141  * physical block numbers in the buffer pointers and in the inode are
 142  * changed to reflect the new allocation. If unsuccessful, the allocation
 143  * is left unchanged. The success in doing the reallocation is returned.
 144  * Note that the error return is not reflected back to the user. Rather
 145  * the previous block allocation will be used.
 146  */
 147
 148 static SYSCTL_NODE(_vfs, OID_AUTO, ext2fs, CTLFLAG_RW, 0, "EXT2FS filesystem");
 149
 150 static int doasyncfree = 1;
 151 SYSCTL_INT(_vfs_ext2fs, OID_AUTO, doasyncfree, CTLFLAG_RW, &doasyncfree, 0,
 152     "Use asychronous writes to update block pointers when freeing blocks");
 153
 154 static int doreallocblks = 1;
 155 SYSCTL_INT(_vfs_ext2fs, OID_AUTO, doreallocblks, CTLFLAG_RW, &doreallocblks, 0, "");
 156
 157 int
 158 ext2_reallocblks(struct vop_reallocblks_args *ap)
 159 {
 160         struct m_ext2fs *fs;
 161         struct inode *ip;
 162         struct vnode *vp;
 163         struct buf *sbp, *ebp;
 164         uint32_t *bap, *sbap, *ebap;
 165         struct ext2mount *ump;
 166         struct cluster_save *buflist;
 167         struct indir start_ap[NIADDR + 1], end_ap[NIADDR + 1], *idp;
 168         e2fs_lbn_t start_lbn, end_lbn;
 169         int soff;
 170         e2fs_daddr_t newblk, blkno;
 171         int i, len, start_lvl, end_lvl, pref, ssize;
 172
 173         if (doreallocblks == 0)
 174                   return (ENOSPC);
 175
 176         vp = ap->a_vp;
 177         ip = VTOI(vp);
 178         fs = ip->i_e2fs;
 179         ump = ip->i_ump;
 180
 181         if (fs->e2fs_contigsumsize <= 0)
 182                 return (ENOSPC);
 183
 184         buflist = ap->a_buflist;
 185         len = buflist->bs_nchildren;
 186         start_lbn = buflist->bs_children[0]->b_lblkno;
 187         end_lbn = start_lbn + len - 1;
 188 #ifdef INVARIANTS
 189         for (i = 1; i < len; i++)
 190                 if (buflist->bs_children[i]->b_lblkno != start_lbn + i)
 191                         panic("ext2_reallocblks: non-cluster");
 192 #endif
 193         /*
 194          * If the cluster crosses the boundary for the first indirect
 195          * block, leave space for the indirect block. Indirect blocks
 196          * are initially laid out in a position after the last direct
 197          * block. Block reallocation would usually destroy locality by
 198          * moving the indirect block out of the way to make room for
 199          * data blocks if we didn't compensate here. We should also do
 200          * this for other indirect block boundaries, but it is only
 201          * important for the first one.
 202          */
 203         if (start_lbn < NDADDR && end_lbn >= NDADDR)
 204                 return (ENOSPC);
 205         /*
 206          * If the latest allocation is in a new cylinder group, assume that
 207          * the filesystem has decided to move and do not force it back to
 208          * the previous cylinder group.
 209          */
 210         if (dtog(fs, dbtofsb(fs, buflist->bs_children[0]->b_blkno)) !=
 211             dtog(fs, dbtofsb(fs, buflist->bs_children[len - 1]->b_blkno)))
 212                 return (ENOSPC);
 213         if (ext2_getlbns(vp, start_lbn, start_ap, &start_lvl) ||
 214             ext2_getlbns(vp, end_lbn, end_ap, &end_lvl))
 215                 return (ENOSPC);
 216         /*
 217          * Get the starting offset and block map for the first block.
 218          */
 219         if (start_lvl == 0) {
 220                 sbap = &ip->i_db[0];
 221                 soff = start_lbn;
 222         } else {
 223                 idp = &start_ap[start_lvl - 1];
 224                 if (bread(vp, idp->in_lbn, (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &sbp)) {
 225                         brelse(sbp);
 226                         return (ENOSPC);
 227                 }
 228                 sbap = (u_int *)sbp->b_data;
 229                 soff = idp->in_off;
 230         }
 231         /*
 232          * If the block range spans two block maps, get the second map.
 233          */
 234         ebap = NULL;
 235         if (end_lvl == 0 || (idp = &end_ap[end_lvl - 1])->in_off + 1 >= len) {
 236                 ssize = len;
 237         } else {
 238 #ifdef INVARIANTS
 239                 if (start_ap[start_lvl-1].in_lbn == idp->in_lbn)
 240                         panic("ext2_reallocblks: start == end");
 241 #endif
 242                 ssize = len - (idp->in_off + 1);
 243                 if (bread(vp, idp->in_lbn, (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &ebp))
 244                         goto fail;
 245                 ebap = (u_int *)ebp->b_data;
 246         }
 247         /*
 248          * Find the preferred location for the cluster.
 249          */
 250         EXT2_LOCK(ump);
 251         pref = ext2_blkpref(ip, start_lbn, soff, sbap, 0);
 252         /*
 253          * Search the block map looking for an allocation of the desired size.
 254          */
 255         if ((newblk = (e2fs_daddr_t)ext2_hashalloc(ip, dtog(fs, pref), pref,
 256             len, ext2_clusteralloc)) == 0){
 257                 EXT2_UNLOCK(ump);
 258                 goto fail;
 259         }
 260         /*
 261          * We have found a new contiguous block.
 262          *
 263          * First we have to replace the old block pointers with the new
 264          * block pointers in the inode and indirect blocks associated
 265          * with the file.
 266          */
 267 #ifdef DEBUG
 268         printf("realloc: ino %d, lbns %jd-%jd\n\told:", ip->i_number,
 269             (intmax_t)start_lbn, (intmax_t)end_lbn);
 270 #endif /* DEBUG */
 271         blkno = newblk;
 272         for (bap = &sbap[soff], i = 0; i < len; i++, blkno += fs->e2fs_fpb) {
 273                 if (i == ssize) {
 274                         bap = ebap;
 275                         soff = -i;
 276                 }
 277 #ifdef INVARIANTS
 278                 if (buflist->bs_children[i]->b_blkno != fsbtodb(fs, *bap))
 279                         panic("ext2_reallocblks: alloc mismatch");
 280 #endif
 281 #ifdef DEBUG
 282         printf(" %d,", *bap);
 283 #endif /* DEBUG */
 284                 *bap++ = blkno;
 285         }
 286         /*
 287          * Next we must write out the modified inode and indirect blocks.
 288          * For strict correctness, the writes should be synchronous since
 289          * the old block values may have been written to disk. In practise
 290          * they are almost never written, but if we are concerned about
 291          * strict correctness, the `doasyncfree' flag should be set to zero.
 292          *
 293          * The test on `doasyncfree' should be changed to test a flag
 294          * that shows whether the associated buffers and inodes have
 295          * been written. The flag should be set when the cluster is
 296          * started and cleared whenever the buffer or inode is flushed.
 297          * We can then check below to see if it is set, and do the
 298          * synchronous write only when it has been cleared.
 299          */
 300         if (sbap != &ip->i_db[0]) {
 301                 if (doasyncfree)
 302                         bdwrite(sbp);
 303                 else
 304                         bwrite(sbp);
 305         } else {
 306                 ip->i_flag |= IN_CHANGE | IN_UPDATE;
 307                 if (!doasyncfree)
 308                         ext2_update(vp, 1);
 309         }
 310         if (ssize < len) {
 311                 if (doasyncfree)
 312                         bdwrite(ebp);
 313                 else
 314                         bwrite(ebp);
 315         }
 316         /*
 317          * Last, free the old blocks and assign the new blocks to the buffers.
 318          */
 319 #ifdef DEBUG
 320         printf("\n\tnew:");
 321 #endif /* DEBUG */
 322         for (blkno = newblk, i = 0; i < len; i++, blkno += fs->e2fs_fpb) {
 323                 ext2_blkfree(ip, dbtofsb(fs, buflist->bs_children[i]->b_blkno),
 324                     fs->e2fs_bsize);
 325                 buflist->bs_children[i]->b_blkno = fsbtodb(fs, blkno);
 326 #ifdef DEBUG
 327                 printf(" %d,", blkno);
 328 #endif /* DEBUG */
 329         }
 330 #ifdef DEBUG
 331         printf("\n");
 332 #endif /* DEBUG */
 333         return (0);
 334
 335 fail:
 336         if (ssize < len)
 337                 brelse(ebp);
 338         if (sbap != &ip->i_db[0])
 339                 brelse(sbp);
 340         return (ENOSPC);
 341 }
 342
 343 /*
 344  * Allocate an inode in the filesystem.
 345  *
 346  */
 347 int
 348 ext2_valloc(struct vnode *pvp, int mode, struct ucred *cred, struct vnode **vpp)
 349 {
 350         struct timespec ts;
 351         struct inode *pip;
 352         struct m_ext2fs *fs;
 353         struct inode *ip;
 354         struct ext2mount *ump;
 355         ino_t ino, ipref;
 356         int i, error, cg;
 357
 358         *vpp = NULL;
 359         pip = VTOI(pvp);
 360         fs = pip->i_e2fs;
 361         ump = pip->i_ump;
 362
 363         EXT2_LOCK(ump);
 364         if (fs->e2fs->e2fs_ficount == 0)
 365                 goto noinodes;
 366         /*
 367          * If it is a directory then obtain a cylinder group based on
 368          * ext2_dirpref else obtain it using ino_to_cg. The preferred inode is
 369          * always the next inode.
 370          */
 371         if ((mode & IFMT) == IFDIR) {
 372                 cg = ext2_dirpref(pip);
 373                 if (fs->e2fs_contigdirs[cg] < 255)
 374                         fs->e2fs_contigdirs[cg]++;
 375         } else {
 376                 cg = ino_to_cg(fs, pip->i_number);
 377                 if (fs->e2fs_contigdirs[cg] > 0)
 378                         fs->e2fs_contigdirs[cg]--;
 379         }
 380         ipref = cg * fs->e2fs->e2fs_ipg + 1;
 381         ino = (ino_t)ext2_hashalloc(pip, cg, (long)ipref, mode, ext2_nodealloccg);
 382
 383         if (ino == 0)
 384                 goto noinodes;
 385         error = VFS_VGET(pvp->v_mount, ino, LK_EXCLUSIVE, vpp);
 386         if (error) {
 387                 ext2_vfree(pvp, ino, mode);
 388                 return (error);
 389         }
 390         ip = VTOI(*vpp);
 391
 392         /*
 393          * The question is whether using VGET was such good idea at all:
 394          * Linux doesn't read the old inode in when it is allocating a
 395          * new one. I will set at least i_size and i_blocks to zero.
 396          */
 397         ip->i_size = 0;
 398         ip->i_blocks = 0;
 399         ip->i_mode = 0;
 400         ip->i_flags = 0;
 401         /* now we want to make sure that the block pointers are zeroed out */
 402         for (i = 0; i < NDADDR; i++)
 403                 ip->i_db[i] = 0;
 404         for (i = 0; i < NIADDR; i++)
 405                 ip->i_ib[i] = 0;
 406
 407         /*
 408          * Set up a new generation number for this inode.
 409          */
 410         ip->i_gen = arc4random();
 411
 412         vfs_timestamp(&ts);
 413         ip->i_birthtime = ts.tv_sec;
 414         ip->i_birthnsec = ts.tv_nsec;
 415
 416 /*
 417 printf("ext2_valloc: allocated inode %d\n", ino);
 418 */
 419         return (0);
 420 noinodes:
 421         EXT2_UNLOCK(ump);
 422         ext2_fserr(fs, cred->cr_uid, "out of inodes");
 423         uprintf("\n%s: create/symlink failed, no inodes free\n", fs->e2fs_fsmnt);
 424         return (ENOSPC);
 425 }
 426
 427 /*
 428  * Find a cylinder to place a directory.
 429  *
 430  * The policy implemented by this algorithm is to allocate a
 431  * directory inode in the same cylinder group as its parent
 432  * directory, but also to reserve space for its files inodes
 433  * and data. Restrict the number of directories which may be
 434  * allocated one after another in the same cylinder group
 435  * without intervening allocation of files.
 436  *
 437  * If we allocate a first level directory then force allocation
 438  * in another cylinder group.
 439  *
 440  */
 441 static u_long
 442 ext2_dirpref(struct inode *pip)
 443 {
 444         struct m_ext2fs *fs;
 445         int cg, prefcg, cgsize;
 446         u_int avgifree, avgbfree, avgndir, curdirsize;
 447         u_int minifree, minbfree, maxndir;
 448         u_int mincg, minndir;
 449         u_int dirsize, maxcontigdirs;
 450
 451         mtx_assert(EXT2_MTX(pip->i_ump), MA_OWNED);
 452         fs = pip->i_e2fs;
 453
 454         avgifree = fs->e2fs->e2fs_ficount / fs->e2fs_gcount;
 455         avgbfree = fs->e2fs->e2fs_fbcount / fs->e2fs_gcount;
 456         avgndir  = fs->e2fs_total_dir / fs->e2fs_gcount;
 457
 458         /*
 459          * Force allocation in another cg if creating a first level dir.
 460          */
 461         ASSERT_VOP_LOCKED(ITOV(pip), "ext2fs_dirpref");
 462         if (ITOV(pip)->v_vflag & VV_ROOT) {
 463                 prefcg = arc4random() % fs->e2fs_gcount;
 464                 mincg = prefcg;
 465                 minndir = fs->e2fs_ipg;
 466                 for (cg = prefcg; cg < fs->e2fs_gcount; cg++)
 467                         if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_ndirs < minndir &&
 468                             fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree >= avgifree &&
 469                             fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree >= avgbfree) {
 470                                 mincg = cg;
 471                                 minndir = fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_ndirs;
 472                         }
 473                 for (cg = 0; cg < prefcg; cg++)
 474                         if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_ndirs < minndir &&
 475                             fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree >= avgifree &&
 476                             fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree >= avgbfree) {
 477                                 mincg = cg;
 478                                 minndir = fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_ndirs;
 479                         }
 480
 481                 return (mincg);
 482         }
 483
 484         /*
 485          * Count various limits which used for
 486          * optimal allocation of a directory inode.
 487          */
 488         maxndir = min(avgndir + fs->e2fs_ipg / 16, fs->e2fs_ipg);
 489         minifree = avgifree - avgifree / 4;
 490         if (minifree < 1)
 491                 minifree = 1;
 492         minbfree = avgbfree - avgbfree / 4;
 493         if (minbfree < 1)
 494                 minbfree = 1;
 495         cgsize = fs->e2fs_fsize * fs->e2fs_fpg;
 496         dirsize = AVGDIRSIZE;
 497         curdirsize = avgndir ? (cgsize - avgbfree * fs->e2fs_bsize) / avgndir : 0;
 498         if (dirsize < curdirsize)
 499                 dirsize = curdirsize;
 500         maxcontigdirs = min((avgbfree * fs->e2fs_bsize) / dirsize, 255);
 501         maxcontigdirs = min(maxcontigdirs, fs->e2fs_ipg / AFPDIR);
 502         if (maxcontigdirs == 0)
 503                 maxcontigdirs = 1;
 504
 505         /*
 506          * Limit number of dirs in one cg and reserve space for
 507          * regular files, but only if we have no deficit in
 508          * inodes or space.
 509          */
 510         prefcg = ino_to_cg(fs, pip->i_number);
 511         for (cg = prefcg; cg < fs->e2fs_gcount; cg++)
 512                 if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_ndirs < maxndir &&
 513                     fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree >= minifree &&
 514                     fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree >= minbfree) {
 515                         if (fs->e2fs_contigdirs[cg] < maxcontigdirs)
 516                                 return (cg);
 517                 }
 518         for (cg = 0; cg < prefcg; cg++)
 519                 if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_ndirs < maxndir &&
 520                     fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree >= minifree &&
 521                     fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree >= minbfree) {
 522                         if (fs->e2fs_contigdirs[cg] < maxcontigdirs)
 523                                 return (cg);
 524                 }
 525         /*
 526          * This is a backstop when we have deficit in space.
 527          */
 528         for (cg = prefcg; cg < fs->e2fs_gcount; cg++)
 529                 if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree >= avgifree)
 530                         return (cg);
 531         for (cg = 0; cg < prefcg; cg++)
 532                 if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree >= avgifree)
 533                         break;
 534         return (cg);
 535 }
 536
 537 /*
 538  * Select the desired position for the next block in a file.
 539  *
 540  * we try to mimic what Remy does in inode_getblk/block_getblk
 541  *
 542  * we note: blocknr == 0 means that we're about to allocate either
 543  * a direct block or a pointer block at the first level of indirection
 544  * (In other words, stuff that will go in i_db[] or i_ib[])
 545  *
 546  * blocknr != 0 means that we're allocating a block that is none
 547  * of the above. Then, blocknr tells us the number of the block
 548  * that will hold the pointer
 549  */
 550 e4fs_daddr_t
 551 ext2_blkpref(struct inode *ip, e2fs_lbn_t lbn, int indx, e2fs_daddr_t *bap,
 552     e2fs_daddr_t blocknr)
 553 {
 554         int     tmp;
 555         mtx_assert(EXT2_MTX(ip->i_ump), MA_OWNED);
 556
 557         /* if the next block is actually what we thought it is,
 558            then set the goal to what we thought it should be
 559         */
 560         if (ip->i_next_alloc_block == lbn && ip->i_next_alloc_goal != 0)
 561                 return ip->i_next_alloc_goal;
 562
 563         /* now check whether we were provided with an array that basically
 564            tells us previous blocks to which we want to stay closeby
 565         */
 566         if (bap)
 567                 for (tmp = indx - 1; tmp >= 0; tmp--)
 568                         if (bap[tmp])
 569                                 return bap[tmp];
 570
 571         /* else let's fall back to the blocknr, or, if there is none,
 572            follow the rule that a block should be allocated near its inode
 573         */
 574         return blocknr ? blocknr :
 575                         (e2fs_daddr_t)(ip->i_block_group *
 576                         EXT2_BLOCKS_PER_GROUP(ip->i_e2fs)) +
 577                         ip->i_e2fs->e2fs->e2fs_first_dblock;
 578 }
 579
 580 /*
 581  * Implement the cylinder overflow algorithm.
 582  *
 583  * The policy implemented by this algorithm is:
 584  *   1) allocate the block in its requested cylinder group.
 585  *   2) quadradically rehash on the cylinder group number.
 586  *   3) brute force search for a free block.
 587  */
 588 static u_long
 589 ext2_hashalloc(struct inode *ip, int cg, long pref, int size,
 590                 daddr_t (*allocator)(struct inode *, int, daddr_t, int))
 591 {
 592         struct m_ext2fs *fs;
 593         ino_t result;
 594         int i, icg = cg;
 595
 596         mtx_assert(EXT2_MTX(ip->i_ump), MA_OWNED);
 597         fs = ip->i_e2fs;
 598         /*
 599          * 1: preferred cylinder group
 600          */
 601         result = (*allocator)(ip, cg, pref, size);
 602         if (result)
 603                 return (result);
 604         /*
 605          * 2: quadratic rehash
 606          */
 607         for (i = 1; i < fs->e2fs_gcount; i *= 2) {
 608                 cg += i;
 609                 if (cg >= fs->e2fs_gcount)
 610                         cg -= fs->e2fs_gcount;
 611                 result = (*allocator)(ip, cg, 0, size);
 612                 if (result)
 613                         return (result);
 614         }
 615         /*
 616          * 3: brute force search
 617          * Note that we start at i == 2, since 0 was checked initially,
 618          * and 1 is always checked in the quadratic rehash.
 619          */
 620         cg = (icg + 2) % fs->e2fs_gcount;
 621         for (i = 2; i < fs->e2fs_gcount; i++) {
 622                 result = (*allocator)(ip, cg, 0, size);
 623                 if (result)
 624                         return (result);
 625                 cg++;
 626                 if (cg == fs->e2fs_gcount)
 627                         cg = 0;
 628         }
 629         return (0);
 630 }
 631
 632 /*
 633  * Determine whether a block can be allocated.
 634  *
 635  * Check to see if a block of the appropriate size is available,
 636  * and if it is, allocate it.
 637  */
 638 static daddr_t
 639 ext2_alloccg(struct inode *ip, int cg, daddr_t bpref, int size)
 640 {
 641         struct m_ext2fs *fs;
 642         struct buf *bp;
 643         struct ext2mount *ump;
 644         daddr_t bno, runstart, runlen;
 645         int bit, loc, end, error, start;
 646         char *bbp;
 647         /* XXX ondisk32 */
 648         fs = ip->i_e2fs;
 649         ump = ip->i_ump;
 650         if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree == 0)
 651                 return (0);
 652         EXT2_UNLOCK(ump);
 653         error = bread(ip->i_devvp, fsbtodb(fs,
 654                 fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_b_bitmap),
 655                 (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &bp);
 656         if (error) {
 657                 brelse(bp);
 658                 EXT2_LOCK(ump);
 659                 return (0);
 660         }
 661         if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree == 0) {
 662                 /*
 663                  * Another thread allocated the last block in this
 664                  * group while we were waiting for the buffer.
 665                  */
 666                 brelse(bp);
 667                 EXT2_LOCK(ump);
 668                 return (0);
 669         }
 670         bbp = (char *)bp->b_data;
 671
 672         if (dtog(fs, bpref) != cg)
 673                 bpref = 0;
 674         if (bpref != 0) {
 675                 bpref = dtogd(fs, bpref);
 676                 /*
 677                  * if the requested block is available, use it
 678                  */
 679                 if (isclr(bbp, bpref)) {
 680                         bno = bpref;
 681                         goto gotit;
 682                 }
 683         }
 684         /*
 685          * no blocks in the requested cylinder, so take next
 686          * available one in this cylinder group.
 687          * first try to get 8 contigous blocks, then fall back to a single
 688          * block.
 689          */
 690         if (bpref)
 691                 start = dtogd(fs, bpref) / NBBY;
 692         else
 693                 start = 0;
 694         end = howmany(fs->e2fs->e2fs_fpg, NBBY) - start;
 695 retry:
 696         runlen = 0;
 697         runstart = 0;
 698         for (loc = start; loc < end; loc++) {
 699                 if (bbp[loc] == (char)0xff) {
 700                         runlen = 0;
 701                         continue;
 702                 }
 703
 704                 /* Start of a run, find the number of high clear bits. */
 705                 if (runlen == 0) {
 706                         bit = fls(bbp[loc]);
 707                         runlen = NBBY - bit;
 708                         runstart = loc * NBBY + bit;
 709                 } else if (bbp[loc] == 0) {
 710                         /* Continue a run. */
 711                         runlen += NBBY;
 712                 } else {
 713                         /*
 714                          * Finish the current run.  If it isn't long
 715                          * enough, start a new one.
 716                          */
 717                         bit = ffs(bbp[loc]) - 1;
 718                         runlen += bit;
 719                         if (runlen >= 8) {
 720                                 bno = runstart;
 721                                 goto gotit;
 722                         }
 723
 724                         /* Run was too short, start a new one. */
 725                         bit = fls(bbp[loc]);
 726                         runlen = NBBY - bit;
 727                         runstart = loc * NBBY + bit;
 728                 }
 729
 730                 /* If the current run is long enough, use it. */
 731                 if (runlen >= 8) {
 732                         bno = runstart;
 733                         goto gotit;
 734                 }
 735         }
 736         if (start != 0) {
 737                 end = start;
 738                 start = 0;
 739                 goto retry;
 740         }
 741
 742         bno = ext2_mapsearch(fs, bbp, bpref);
 743         if (bno < 0){
 744                 brelse(bp);
 745                 EXT2_LOCK(ump);
 746                 return (0);
 747         }
 748 gotit:
 749 #ifdef INVARIANTS
 750         if (isset(bbp, bno)) {
 751                 printf("ext2fs_alloccgblk: cg=%d bno=%jd fs=%s\n",
 752                         cg, (intmax_t)bno, fs->e2fs_fsmnt);
 753                 panic("ext2fs_alloccg: dup alloc");
 754         }
 755 #endif
 756         setbit(bbp, bno);
 757         EXT2_LOCK(ump);
 758         ext2_clusteracct(fs, bbp, cg, bno, -1);
 759         fs->e2fs->e2fs_fbcount--;
 760         fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree--;
 761         fs->e2fs_fmod = 1;
 762         EXT2_UNLOCK(ump);
 763         bdwrite(bp);
 764         return (cg * fs->e2fs->e2fs_fpg + fs->e2fs->e2fs_first_dblock + bno);
 765 }
 766
 767 /*
 768  * Determine whether a cluster can be allocated.
 769  */
 770 static daddr_t
 771 ext2_clusteralloc(struct inode *ip, int cg, daddr_t bpref, int len)
 772 {
 773         struct m_ext2fs *fs;
 774         struct ext2mount *ump;
 775         struct buf *bp;
 776         char *bbp;
 777         int bit, error, got, i, loc, run;
 778         int32_t *lp;
 779         daddr_t bno;
 780
 781         fs = ip->i_e2fs;
 782         ump = ip->i_ump;
 783
 784         if (fs->e2fs_maxcluster[cg] < len)
 785                 return (0);
 786
 787         EXT2_UNLOCK(ump);
 788         error = bread(ip->i_devvp,
 789             fsbtodb(fs, fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_b_bitmap),
 790             (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &bp);
 791         if (error)
 792                 goto fail_lock;
 793
 794         bbp = (char *)bp->b_data;
 795         bp->b_xflags |= BX_BKGRDWRITE;
 796
 797         EXT2_LOCK(ump);
 798         /*
 799          * Check to see if a cluster of the needed size (or bigger) is
 800          * available in this cylinder group.
 801          */
 802         lp = &fs->e2fs_clustersum[cg].cs_sum[len];
 803         for (i = len; i <= fs->e2fs_contigsumsize; i++)
 804                 if (*lp++ > 0)
 805                         break;
 806         if (i > fs->e2fs_contigsumsize) {
 807                 /*
 808                  * Update the cluster summary information to reflect
 809                  * the true maximum-sized cluster so that future cluster
 810                  * allocation requests can avoid reading the bitmap only
 811                  * to find no cluster.
 812                  */
 813                 lp = &fs->e2fs_clustersum[cg].cs_sum[len - 1];
 814                         for (i = len - 1; i > 0; i--)
 815                                 if (*lp-- > 0)
 816                                         break;
 817                 fs->e2fs_maxcluster[cg] = i;
 818                 goto fail;
 819         }
 820         EXT2_UNLOCK(ump);
 821
 822         /* Search the bitmap to find a big enough cluster like in FFS. */
 823         if (dtog(fs, bpref) != cg)
 824                 bpref = 0;
 825         if (bpref != 0)
 826                 bpref = dtogd(fs, bpref);
 827         loc = bpref / NBBY;
 828         bit = 1 << (bpref % NBBY);
 829         for (run = 0, got = bpref; got < fs->e2fs->e2fs_fpg; got++) {
 830                 if ((bbp[loc] & bit) != 0)
 831                         run = 0;
 832                 else {
 833                         run++;
 834                         if (run == len)
 835                                 break;
 836                 }
 837                 if ((got & (NBBY - 1)) != (NBBY - 1))
 838                         bit <<= 1;
 839                 else {
 840                         loc++;
 841                         bit = 1;
 842                 }
 843         }
 844
 845         if (got >= fs->e2fs->e2fs_fpg)
 846                 goto fail_lock;
 847
 848         /* Allocate the cluster that we found. */
 849         for (i = 1; i < len; i++)
 850                 if (!isclr(bbp, got - run + i))
 851                         panic("ext2_clusteralloc: map mismatch");
 852
 853         bno = got - run + 1;
 854         if (bno >= fs->e2fs->e2fs_fpg)
 855                 panic("ext2_clusteralloc: allocated out of group");
 856
 857         EXT2_LOCK(ump);
 858         for (i = 0; i < len; i += fs->e2fs_fpb) {
 859                 setbit(bbp, bno + i);
 860                 ext2_clusteracct(fs, bbp, cg, bno + i, -1);
 861                 fs->e2fs->e2fs_fbcount--;
 862                 fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree--;
 863         }
 864         fs->e2fs_fmod = 1;
 865         EXT2_UNLOCK(ump);
 866
 867         bdwrite(bp);
 868         return (cg * fs->e2fs->e2fs_fpg + fs->e2fs->e2fs_first_dblock + bno);
 869
 870 fail_lock:
 871         EXT2_LOCK(ump);
 872 fail:
 873         brelse(bp);
 874         return (0);
 875 }
 876
 877 /*
 878  * Determine whether an inode can be allocated.
 879  *
 880  * Check to see if an inode is available, and if it is,
 881  * allocate it using tode in the specified cylinder group.
 882  */
 883 static daddr_t
 884 ext2_nodealloccg(struct inode *ip, int cg, daddr_t ipref, int mode)
 885 {
 886         struct m_ext2fs *fs;
 887         struct buf *bp;
 888         struct ext2mount *ump;
 889         int error, start, len, loc, map, i;
 890         char *ibp;
 891         ipref--; /* to avoid a lot of (ipref -1) */
 892         if (ipref == -1)
 893                 ipref = 0;
 894         fs = ip->i_e2fs;
 895         ump = ip->i_ump;
 896         if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree == 0)
 897                 return (0);
 898         EXT2_UNLOCK(ump);
 899         error = bread(ip->i_devvp, fsbtodb(fs,
 900                 fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_i_bitmap),
 901                 (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &bp);
 902         if (error) {
 903                 brelse(bp);
 904                 EXT2_LOCK(ump);
 905                 return (0);
 906         }
 907         if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree == 0) {
 908                 /*
 909                  * Another thread allocated the last i-node in this
 910                  * group while we were waiting for the buffer.
 911                  */
 912                 brelse(bp);
 913                 EXT2_LOCK(ump);
 914                 return (0);
 915         }
 916         ibp = (char *)bp->b_data;
 917         if (ipref) {
 918                 ipref %= fs->e2fs->e2fs_ipg;
 919                 if (isclr(ibp, ipref))
 920                         goto gotit;
 921         }
 922         start = ipref / NBBY;
 923         len = howmany(fs->e2fs->e2fs_ipg - ipref, NBBY);
 924         loc = skpc(0xff, len, &ibp[start]);
 925         if (loc == 0) {
 926                 len = start + 1;
 927                 start = 0;
 928                 loc = skpc(0xff, len, &ibp[0]);
 929                 if (loc == 0) {
 930                         printf("cg = %d, ipref = %lld, fs = %s\n",
 931                                 cg, (long long)ipref, fs->e2fs_fsmnt);
 932                         panic("ext2fs_nodealloccg: map corrupted");
 933                         /* NOTREACHED */
 934                 }
 935         }
 936         i = start + len - loc;
 937         map = ibp[i] ^ 0xff;
 938         if (map == 0) {
 939                 printf("fs = %s\n", fs->e2fs_fsmnt);
 940                 panic("ext2fs_nodealloccg: block not in map");
 941         }
 942         ipref = i * NBBY + ffs(map) - 1;
 943 gotit:
 944         setbit(ibp, ipref);
 945         EXT2_LOCK(ump);
 946         fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree--;
 947         fs->e2fs->e2fs_ficount--;
 948         fs->e2fs_fmod = 1;
 949         if ((mode & IFMT) == IFDIR) {
 950                 fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_ndirs++;
 951                 fs->e2fs_total_dir++;
 952         }
 953         EXT2_UNLOCK(ump);
 954         bdwrite(bp);
 955         return (cg * fs->e2fs->e2fs_ipg + ipref +1);
 956 }
 957
 958 /*
 959  * Free a block or fragment.
 960  *
 961  */
 962 void
 963 ext2_blkfree(struct inode *ip, e4fs_daddr_t bno, long size)
 964 {
 965         struct m_ext2fs *fs;
 966         struct buf *bp;
 967         struct ext2mount *ump;
 968         int cg, error;
 969         char *bbp;
 970
 971         fs = ip->i_e2fs;
 972         ump = ip->i_ump;
 973         cg = dtog(fs, bno);
 974         if ((u_int)bno >= fs->e2fs->e2fs_bcount) {
 975                 printf("bad block %lld, ino %llu\n", (long long)bno,
 976                     (unsigned long long)ip->i_number);
 977                 ext2_fserr(fs, ip->i_uid, "bad block");
 978                 return;
 979         }
 980         error = bread(ip->i_devvp,
 981                 fsbtodb(fs, fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_b_bitmap),
 982                 (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &bp);
 983         if (error) {
 984                 brelse(bp);
 985                 return;
 986         }
 987         bbp = (char *)bp->b_data;
 988         bno = dtogd(fs, bno);
 989         if (isclr(bbp, bno)) {
 990                 printf("block = %lld, fs = %s\n",
 991                      (long long)bno, fs->e2fs_fsmnt);
 992                 panic("ext2_blkfree: freeing free block");
 993         }
 994         clrbit(bbp, bno);
 995         EXT2_LOCK(ump);
 996         ext2_clusteracct(fs, bbp, cg, bno, 1);
 997         fs->e2fs->e2fs_fbcount++;
 998         fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree++;
 999         fs->e2fs_fmod = 1;
1000         EXT2_UNLOCK(ump);
1001         bdwrite(bp);
1002 }
1003
1004 /*
1005  * Free an inode.
1006  *
1007  */
1008 int
1009 ext2_vfree(struct vnode *pvp, ino_t ino, int mode)
1010 {
1011         struct m_ext2fs *fs;
1012         struct inode *pip;
1013         struct buf *bp;
1014         struct ext2mount *ump;
1015         int error, cg;
1016         char * ibp;
1017
1018         pip = VTOI(pvp);
1019         fs = pip->i_e2fs;
1020         ump = pip->i_ump;
1021         if ((u_int)ino > fs->e2fs_ipg * fs->e2fs_gcount)
1022                 panic("ext2_vfree: range: devvp = %p, ino = %d, fs = %s",
1023                     pip->i_devvp, ino, fs->e2fs_fsmnt);
1024
1025         cg = ino_to_cg(fs, ino);
1026         error = bread(pip->i_devvp,
1027                 fsbtodb(fs, fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_i_bitmap),
1028                 (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &bp);
1029         if (error) {
1030                 brelse(bp);
1031                 return (0);
1032         }
1033         ibp = (char *)bp->b_data;
1034         ino = (ino - 1) % fs->e2fs->e2fs_ipg;
1035         if (isclr(ibp, ino)) {
1036                 printf("ino = %llu, fs = %s\n",
1037                          (unsigned long long)ino, fs->e2fs_fsmnt);
1038                 if (fs->e2fs_ronly == 0)
1039                         panic("ext2_vfree: freeing free inode");
1040         }
1041         clrbit(ibp, ino);
1042         EXT2_LOCK(ump);
1043         fs->e2fs->e2fs_ficount++;
1044         fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree++;
1045         if ((mode & IFMT) == IFDIR) {
1046                 fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_ndirs--;
1047                 fs->e2fs_total_dir--;
1048         }
1049         fs->e2fs_fmod = 1;
1050         EXT2_UNLOCK(ump);
1051         bdwrite(bp);
1052         return (0);
1053 }
1054
1055 /*
1056  * Find a block in the specified cylinder group.
1057  *
1058  * It is a panic if a request is made to find a block if none are
1059  * available.
1060  */
1061 static daddr_t
1062 ext2_mapsearch(struct m_ext2fs *fs, char *bbp, daddr_t bpref)
1063 {
1064         int start, len, loc, i, map;
1065
1066         /*
1067          * find the fragment by searching through the free block
1068          * map for an appropriate bit pattern
1069          */
1070         if (bpref)
1071                 start = dtogd(fs, bpref) / NBBY;
1072         else
1073                 start = 0;
1074         len = howmany(fs->e2fs->e2fs_fpg, NBBY) - start;
1075         loc = skpc(0xff, len, &bbp[start]);
1076         if (loc == 0) {
1077                 len = start + 1;
1078                 start = 0;
1079                 loc = skpc(0xff, len, &bbp[start]);
1080                 if (loc == 0) {
1081                         printf("start = %d, len = %d, fs = %s\n",
1082                                 start, len, fs->e2fs_fsmnt);
1083                         panic("ext2_mapsearch: map corrupted");
1084                         /* NOTREACHED */
1085                 }
1086         }
1087         i = start + len - loc;
1088         map = bbp[i] ^ 0xff;
1089         if (map == 0) {
1090                 printf("fs = %s\n", fs->e2fs_fsmnt);
1091                 panic("ext2fs_mapsearch: block not in map");
1092         }
1093         return (i * NBBY + ffs(map) - 1);
1094 }
1095
1096 /*
1097  * Fserr prints the name of a filesystem with an error diagnostic.
1098  *
1099  * The form of the error message is:
1100  *      fs: error message
1101  */
1102 static void
1103 ext2_fserr(struct m_ext2fs *fs, uid_t uid, char *cp)
1104 {
1105
1106         log(LOG_ERR, "uid %u on %s: %s\n", uid, fs->e2fs_fsmnt, cp);
1107 }
1108
1109 int
1110 cg_has_sb(int i)
1111 {
1112         int a3, a5, a7;
1113
1114         if (i == 0 || i == 1)
1115                 return 1;
1116         for (a3 = 3, a5 = 5, a7 = 7;
1117             a3 <= i || a5 <= i || a7 <= i;
1118             a3 *= 3, a5 *= 5, a7 *= 7)
1119                 if (i == a3 || i == a5 || i == a7)
1120                         return 1;
1121         return 0;
1122 }