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/stat.h>
  46 #include <sys/mount.h>
  47 #include <sys/sysctl.h>
  48 #include <sys/syslog.h>
  49 #include <sys/buf.h>
  50 #include <sys/endian.h>
  51
  52 #include <fs/ext2fs/fs.h>
  53 #include <fs/ext2fs/inode.h>
  54 #include <fs/ext2fs/ext2_mount.h>
  55 #include <fs/ext2fs/ext2fs.h>
  56 #include <fs/ext2fs/ext2_extern.h>
  57
  58 static daddr_t  ext2_alloccg(struct inode *, int, daddr_t, int);
  59 static daddr_t  ext2_clusteralloc(struct inode *, int, daddr_t, int);
  60 static u_long   ext2_dirpref(struct inode *);
  61 static e4fs_daddr_t ext2_hashalloc(struct inode *, int, long, int,
  62     daddr_t (*)(struct inode *, int, daddr_t,
  63                                                 int));
  64 static daddr_t  ext2_nodealloccg(struct inode *, int, daddr_t, int);
  65 static daddr_t  ext2_mapsearch(struct m_ext2fs *, char *, daddr_t);
  66
  67 /*
  68  * Allocate a block in the filesystem.
  69  *
  70  * A preference may be optionally specified. If a preference is given
  71  * the following hierarchy is used to allocate a block:
  72  *   1) allocate the requested block.
  73  *   2) allocate a rotationally optimal block in the same cylinder.
  74  *   3) allocate a block in the same cylinder group.
  75  *   4) quadradically rehash into other cylinder groups, until an
  76  *        available block is located.
  77  * If no block preference is given the following hierarchy is used
  78  * to allocate a block:
  79  *   1) allocate a block in the cylinder group that contains the
  80  *        inode for the file.
  81  *   2) quadradically rehash into other cylinder groups, until an
  82  *        available block is located.
  83  */
  84 int
  85 ext2_alloc(struct inode *ip, daddr_t lbn, e4fs_daddr_t bpref, int size,
  86     struct ucred *cred, e4fs_daddr_t *bnp)
  87 {
  88         struct m_ext2fs *fs;
  89         struct ext2mount *ump;
  90         e4fs_daddr_t bno;
  91         int cg;
  92
  93         *bnp = 0;
  94         fs = ip->i_e2fs;
  95         ump = ip->i_ump;
  96         mtx_assert(EXT2_MTX(ump), MA_OWNED);
  97 #ifdef INVARIANTS
  98         if ((u_int)size > fs->e2fs_bsize || blkoff(fs, size) != 0) {
  99                 vn_printf(ip->i_devvp, "bsize = %lu, size = %d, fs = %s\n",
 100                     (long unsigned int)fs->e2fs_bsize, size, fs->e2fs_fsmnt);
 101                 panic("ext2_alloc: bad size");
 102         }
 103         if (cred == NOCRED)
 104                 panic("ext2_alloc: missing credential");
 105 #endif          /* INVARIANTS */
 106         if (size == fs->e2fs_bsize && fs->e2fs_fbcount == 0)
 107                 goto nospace;
 108         if (cred->cr_uid != 0 &&
 109             fs->e2fs_fbcount < fs->e2fs_rbcount)
 110                 goto nospace;
 111         if (bpref >= fs->e2fs_bcount)
 112                 bpref = 0;
 113         if (bpref == 0)
 114                 cg = ino_to_cg(fs, ip->i_number);
 115         else
 116                 cg = dtog(fs, bpref);
 117         bno = (daddr_t)ext2_hashalloc(ip, cg, bpref, fs->e2fs_bsize,
 118             ext2_alloccg);
 119         if (bno > 0) {
 120                 /* set next_alloc fields as done in block_getblk */
 121                 ip->i_next_alloc_block = lbn;
 122                 ip->i_next_alloc_goal = bno;
 123
 124                 ip->i_blocks += btodb(fs->e2fs_bsize);
 125                 ip->i_flag |= IN_CHANGE | IN_UPDATE;
 126                 *bnp = bno;
 127                 return (0);
 128         }
 129 nospace:
 130         EXT2_UNLOCK(ump);
 131         ext2_fserr(fs, cred->cr_uid, "filesystem full");
 132         uprintf("\n%s: write failed, filesystem is full\n", fs->e2fs_fsmnt);
 133         return (ENOSPC);
 134 }
 135
 136 /*
 137  * Allocate EA's block for inode.
 138  */
 139 e4fs_daddr_t
 140 ext2_alloc_meta(struct inode *ip)
 141 {
 142         struct m_ext2fs *fs;
 143         daddr_t blk;
 144
 145         fs = ip->i_e2fs;
 146
 147         EXT2_LOCK(ip->i_ump);
 148         blk = ext2_hashalloc(ip, ino_to_cg(fs, ip->i_number), 0, fs->e2fs_bsize,
 149             ext2_alloccg);
 150         if (0 == blk)
 151                 EXT2_UNLOCK(ip->i_ump);
 152
 153         return (blk);
 154 }
 155
 156 /*
 157  * Reallocate a sequence of blocks into a contiguous sequence of blocks.
 158  *
 159  * The vnode and an array of buffer pointers for a range of sequential
 160  * logical blocks to be made contiguous is given. The allocator attempts
 161  * to find a range of sequential blocks starting as close as possible to
 162  * an fs_rotdelay offset from the end of the allocation for the logical
 163  * block immediately preceding the current range. If successful, the
 164  * physical block numbers in the buffer pointers and in the inode are
 165  * changed to reflect the new allocation. If unsuccessful, the allocation
 166  * is left unchanged. The success in doing the reallocation is returned.
 167  * Note that the error return is not reflected back to the user. Rather
 168  * the previous block allocation will be used.
 169  */
 170
 171 static SYSCTL_NODE(_vfs, OID_AUTO, ext2fs, CTLFLAG_RW, 0, "EXT2FS filesystem");
 172
 173 static int doasyncfree = 1;
 174
 175 SYSCTL_INT(_vfs_ext2fs, OID_AUTO, doasyncfree, CTLFLAG_RW, &doasyncfree, 0,
 176     "Use asychronous writes to update block pointers when freeing blocks");
 177
 178 static int doreallocblks = 0;
 179
 180 SYSCTL_INT(_vfs_ext2fs, OID_AUTO, doreallocblks, CTLFLAG_RW, &doreallocblks, 0, "");
 181
 182 int
 183 ext2_reallocblks(struct vop_reallocblks_args *ap)
 184 {
 185         struct m_ext2fs *fs;
 186         struct inode *ip;
 187         struct vnode *vp;
 188         struct buf *sbp, *ebp;
 189         uint32_t *bap, *sbap, *ebap;
 190         struct ext2mount *ump;
 191         struct cluster_save *buflist;
 192         struct indir start_ap[EXT2_NIADDR + 1], end_ap[EXT2_NIADDR + 1], *idp;
 193         e2fs_lbn_t start_lbn, end_lbn;
 194         int soff;
 195         e2fs_daddr_t newblk, blkno;
 196         int i, len, start_lvl, end_lvl, pref, ssize;
 197
 198         if (doreallocblks == 0)
 199                 return (ENOSPC);
 200
 201         vp = ap->a_vp;
 202         ip = VTOI(vp);
 203         fs = ip->i_e2fs;
 204         ump = ip->i_ump;
 205
 206         if (fs->e2fs_contigsumsize <= 0 || ip->i_flag & IN_E4EXTENTS)
 207                 return (ENOSPC);
 208
 209         buflist = ap->a_buflist;
 210         len = buflist->bs_nchildren;
 211         start_lbn = buflist->bs_children[0]->b_lblkno;
 212         end_lbn = start_lbn + len - 1;
 213 #ifdef INVARIANTS
 214         for (i = 1; i < len; i++)
 215                 if (buflist->bs_children[i]->b_lblkno != start_lbn + i)
 216                         panic("ext2_reallocblks: non-cluster");
 217 #endif
 218         /*
 219          * If the cluster crosses the boundary for the first indirect
 220          * block, leave space for the indirect block. Indirect blocks
 221          * are initially laid out in a position after the last direct
 222          * block. Block reallocation would usually destroy locality by
 223          * moving the indirect block out of the way to make room for
 224          * data blocks if we didn't compensate here. We should also do
 225          * this for other indirect block boundaries, but it is only
 226          * important for the first one.
 227          */
 228         if (start_lbn < EXT2_NDADDR && end_lbn >= EXT2_NDADDR)
 229                 return (ENOSPC);
 230         /*
 231          * If the latest allocation is in a new cylinder group, assume that
 232          * the filesystem has decided to move and do not force it back to
 233          * the previous cylinder group.
 234          */
 235         if (dtog(fs, dbtofsb(fs, buflist->bs_children[0]->b_blkno)) !=
 236             dtog(fs, dbtofsb(fs, buflist->bs_children[len - 1]->b_blkno)))
 237                 return (ENOSPC);
 238         if (ext2_getlbns(vp, start_lbn, start_ap, &start_lvl) ||
 239             ext2_getlbns(vp, end_lbn, end_ap, &end_lvl))
 240                 return (ENOSPC);
 241         /*
 242          * Get the starting offset and block map for the first block.
 243          */
 244         if (start_lvl == 0) {
 245                 sbap = &ip->i_db[0];
 246                 soff = start_lbn;
 247         } else {
 248                 idp = &start_ap[start_lvl - 1];
 249                 if (bread(vp, idp->in_lbn, (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &sbp)) {
 250                         brelse(sbp);
 251                         return (ENOSPC);
 252                 }
 253                 sbap = (u_int *)sbp->b_data;
 254                 soff = idp->in_off;
 255         }
 256         /*
 257          * If the block range spans two block maps, get the second map.
 258          */
 259         ebap = NULL;
 260         if (end_lvl == 0 || (idp = &end_ap[end_lvl - 1])->in_off + 1 >= len) {
 261                 ssize = len;
 262         } else {
 263 #ifdef INVARIANTS
 264                 if (start_ap[start_lvl - 1].in_lbn == idp->in_lbn)
 265                         panic("ext2_reallocblks: start == end");
 266 #endif
 267                 ssize = len - (idp->in_off + 1);
 268                 if (bread(vp, idp->in_lbn, (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &ebp))
 269                         goto fail;
 270                 ebap = (u_int *)ebp->b_data;
 271         }
 272         /*
 273          * Find the preferred location for the cluster.
 274          */
 275         EXT2_LOCK(ump);
 276         pref = ext2_blkpref(ip, start_lbn, soff, sbap, 0);
 277         /*
 278          * Search the block map looking for an allocation of the desired size.
 279          */
 280         if ((newblk = (e2fs_daddr_t)ext2_hashalloc(ip, dtog(fs, pref), pref,
 281             len, ext2_clusteralloc)) == 0) {
 282                 EXT2_UNLOCK(ump);
 283                 goto fail;
 284         }
 285         /*
 286          * We have found a new contiguous block.
 287          *
 288          * First we have to replace the old block pointers with the new
 289          * block pointers in the inode and indirect blocks associated
 290          * with the file.
 291          */
 292 #ifdef DEBUG
 293         printf("realloc: ino %ju, lbns %jd-%jd\n\told:",
 294             (uintmax_t)ip->i_number, (intmax_t)start_lbn, (intmax_t)end_lbn);
 295 #endif  /* DEBUG */
 296         blkno = newblk;
 297         for (bap = &sbap[soff], i = 0; i < len; i++, blkno += fs->e2fs_fpb) {
 298                 if (i == ssize) {
 299                         bap = ebap;
 300                         soff = -i;
 301                 }
 302 #ifdef INVARIANTS
 303                 if (buflist->bs_children[i]->b_blkno != fsbtodb(fs, *bap))
 304                         panic("ext2_reallocblks: alloc mismatch");
 305 #endif
 306 #ifdef DEBUG
 307                 printf(" %d,", *bap);
 308 #endif  /* DEBUG */
 309                 *bap++ = blkno;
 310         }
 311         /*
 312          * Next we must write out the modified inode and indirect blocks.
 313          * For strict correctness, the writes should be synchronous since
 314          * the old block values may have been written to disk. In practise
 315          * they are almost never written, but if we are concerned about
 316          * strict correctness, the `doasyncfree' flag should be set to zero.
 317          *
 318          * The test on `doasyncfree' should be changed to test a flag
 319          * that shows whether the associated buffers and inodes have
 320          * been written. The flag should be set when the cluster is
 321          * started and cleared whenever the buffer or inode is flushed.
 322          * We can then check below to see if it is set, and do the
 323          * synchronous write only when it has been cleared.
 324          */
 325         if (sbap != &ip->i_db[0]) {
 326                 if (doasyncfree)
 327                         bdwrite(sbp);
 328                 else
 329                         bwrite(sbp);
 330         } else {
 331                 ip->i_flag |= IN_CHANGE | IN_UPDATE;
 332                 if (!doasyncfree)
 333                         ext2_update(vp, 1);
 334         }
 335         if (ssize < len) {
 336                 if (doasyncfree)
 337                         bdwrite(ebp);
 338                 else
 339                         bwrite(ebp);
 340         }
 341         /*
 342          * Last, free the old blocks and assign the new blocks to the buffers.
 343          */
 344 #ifdef DEBUG
 345         printf("\n\tnew:");
 346 #endif  /* DEBUG */
 347         for (blkno = newblk, i = 0; i < len; i++, blkno += fs->e2fs_fpb) {
 348                 ext2_blkfree(ip, dbtofsb(fs, buflist->bs_children[i]->b_blkno),
 349                     fs->e2fs_bsize);
 350                 buflist->bs_children[i]->b_blkno = fsbtodb(fs, blkno);
 351 #ifdef DEBUG
 352                 printf(" %d,", blkno);
 353 #endif  /* DEBUG */
 354         }
 355 #ifdef DEBUG
 356         printf("\n");
 357 #endif  /* DEBUG */
 358         return (0);
 359
 360 fail:
 361         if (ssize < len)
 362                 brelse(ebp);
 363         if (sbap != &ip->i_db[0])
 364                 brelse(sbp);
 365         return (ENOSPC);
 366 }
 367
 368 /*
 369  * Allocate an inode in the filesystem.
 370  *
 371  */
 372 int
 373 ext2_valloc(struct vnode *pvp, int mode, struct ucred *cred, struct vnode **vpp)
 374 {
 375         struct timespec ts;
 376         struct m_ext2fs *fs;
 377         struct ext2mount *ump;
 378         struct inode *pip;
 379         struct inode *ip;
 380         struct vnode *vp;
 381         struct thread *td;
 382         ino_t ino, ipref;
 383         int error, cg;
 384
 385         *vpp = NULL;
 386         pip = VTOI(pvp);
 387         fs = pip->i_e2fs;
 388         ump = pip->i_ump;
 389
 390         EXT2_LOCK(ump);
 391         if (fs->e2fs->e2fs_ficount == 0)
 392                 goto noinodes;
 393         /*
 394          * If it is a directory then obtain a cylinder group based on
 395          * ext2_dirpref else obtain it using ino_to_cg. The preferred inode is
 396          * always the next inode.
 397          */
 398         if ((mode & IFMT) == IFDIR) {
 399                 cg = ext2_dirpref(pip);
 400                 if (fs->e2fs_contigdirs[cg] < 255)
 401                         fs->e2fs_contigdirs[cg]++;
 402         } else {
 403                 cg = ino_to_cg(fs, pip->i_number);
 404                 if (fs->e2fs_contigdirs[cg] > 0)
 405                         fs->e2fs_contigdirs[cg]--;
 406         }
 407         ipref = cg * fs->e2fs->e2fs_ipg + 1;
 408         ino = (ino_t)ext2_hashalloc(pip, cg, (long)ipref, mode, ext2_nodealloccg);
 409         if (ino == 0)
 410                 goto noinodes;
 411
 412         td = curthread;
 413         error = vfs_hash_get(ump->um_mountp, ino, LK_EXCLUSIVE, td, vpp, NULL, NULL);
 414         if (error || *vpp != NULL) {
 415                 return (error);
 416         }
 417
 418         ip = malloc(sizeof(struct inode), M_EXT2NODE, M_WAITOK | M_ZERO);
 419         if (ip == NULL) {
 420                 return (ENOMEM);
 421         }
 422
 423         /* Allocate a new vnode/inode. */
 424         if ((error = getnewvnode("ext2fs", ump->um_mountp, &ext2_vnodeops, &vp)) != 0) {
 425                 free(ip, M_EXT2NODE);
 426                 return (error);
 427         }
 428
 429         lockmgr(vp->v_vnlock, LK_EXCLUSIVE, NULL);
 430         vp->v_data = ip;
 431         ip->i_vnode = vp;
 432         ip->i_e2fs = fs = ump->um_e2fs;
 433         ip->i_ump = ump;
 434         ip->i_number = ino;
 435         ip->i_block_group = ino_to_cg(fs, ino);
 436         ip->i_next_alloc_block = 0;
 437         ip->i_next_alloc_goal = 0;
 438
 439         error = insmntque(vp, ump->um_mountp);
 440         if (error) {
 441                 free(ip, M_EXT2NODE);
 442                 return (error);
 443         }
 444
 445         error = vfs_hash_insert(vp, ino, LK_EXCLUSIVE, td, vpp, NULL, NULL);
 446         if (error || *vpp != NULL) {
 447                 *vpp = NULL;
 448                 free(ip, M_EXT2NODE);
 449                 return (error);
 450         }
 451
 452         if ((error = ext2_vinit(ump->um_mountp, &ext2_fifoops, &vp)) != 0) {
 453                 vput(vp);
 454                 *vpp = NULL;
 455                 free(ip, M_EXT2NODE);
 456                 return (error);
 457         }
 458
 459         if (EXT2_HAS_INCOMPAT_FEATURE(fs, EXT2F_INCOMPAT_EXTENTS)
 460             && (S_ISREG(mode) || S_ISDIR(mode)))
 461                 ext4_ext_tree_init(ip);
 462         else
 463                 memset(ip->i_data, 0, sizeof(ip->i_data));
 464
 465
 466         /*
 467          * Set up a new generation number for this inode.
 468          * Avoid zero values.
 469          */
 470         do {
 471                 ip->i_gen = arc4random();
 472         } while (ip->i_gen == 0);
 473
 474         vfs_timestamp(&ts);
 475         ip->i_birthtime = ts.tv_sec;
 476         ip->i_birthnsec = ts.tv_nsec;
 477
 478         *vpp = vp;
 479
 480         return (0);
 481
 482 noinodes:
 483         EXT2_UNLOCK(ump);
 484         ext2_fserr(fs, cred->cr_uid, "out of inodes");
 485         uprintf("\n%s: create/symlink failed, no inodes free\n", fs->e2fs_fsmnt);
 486         return (ENOSPC);
 487 }
 488
 489 /*
 490  * 64-bit compatible getters and setters for struct ext2_gd from ext2fs.h
 491  */
 492 uint64_t
 493 e2fs_gd_get_b_bitmap(struct ext2_gd *gd)
 494 {
 495
 496         return (((uint64_t)(gd->ext4bgd_b_bitmap_hi) << 32) |
 497             gd->ext2bgd_b_bitmap);
 498 }
 499
 500 uint64_t
 501 e2fs_gd_get_i_bitmap(struct ext2_gd *gd)
 502 {
 503
 504         return (((uint64_t)(gd->ext4bgd_i_bitmap_hi) << 32) |
 505             gd->ext2bgd_i_bitmap);
 506 }
 507
 508 uint64_t
 509 e2fs_gd_get_i_tables(struct ext2_gd *gd)
 510 {
 511
 512         return (((uint64_t)(gd->ext4bgd_i_tables_hi) << 32) |
 513             gd->ext2bgd_i_tables);
 514 }
 515
 516 static uint32_t
 517 e2fs_gd_get_nbfree(struct ext2_gd *gd)
 518 {
 519
 520         return (((uint32_t)(gd->ext4bgd_nbfree_hi) << 16) |
 521             gd->ext2bgd_nbfree);
 522 }
 523
 524 static void
 525 e2fs_gd_set_nbfree(struct ext2_gd *gd, uint32_t val)
 526 {
 527
 528         gd->ext2bgd_nbfree = val & 0xffff;
 529         gd->ext4bgd_nbfree_hi = val >> 16;
 530 }
 531
 532 static uint32_t
 533 e2fs_gd_get_nifree(struct ext2_gd *gd)
 534 {
 535
 536         return (((uint32_t)(gd->ext4bgd_nifree_hi) << 16) |
 537             gd->ext2bgd_nifree);
 538 }
 539
 540 static void
 541 e2fs_gd_set_nifree(struct ext2_gd *gd, uint32_t val)
 542 {
 543
 544         gd->ext2bgd_nifree = val & 0xffff;
 545         gd->ext4bgd_nifree_hi = val >> 16;
 546 }
 547
 548 uint32_t
 549 e2fs_gd_get_ndirs(struct ext2_gd *gd)
 550 {
 551
 552         return (((uint32_t)(gd->ext4bgd_ndirs_hi) << 16) |
 553             gd->ext2bgd_ndirs);
 554 }
 555
 556 static void
 557 e2fs_gd_set_ndirs(struct ext2_gd *gd, uint32_t val)
 558 {
 559
 560         gd->ext2bgd_ndirs = val & 0xffff;
 561         gd->ext4bgd_ndirs_hi = val >> 16;
 562 }
 563
 564 static uint32_t
 565 e2fs_gd_get_i_unused(struct ext2_gd *gd)
 566 {
 567         return (((uint32_t)(gd->ext4bgd_i_unused_hi) << 16) |
 568             gd->ext4bgd_i_unused);
 569 }
 570
 571 static void
 572 e2fs_gd_set_i_unused(struct ext2_gd *gd, uint32_t val)
 573 {
 574
 575         gd->ext4bgd_i_unused = val & 0xffff;
 576         gd->ext4bgd_i_unused_hi = val >> 16;
 577 }
 578
 579 /*
 580  * Find a cylinder to place a directory.
 581  *
 582  * The policy implemented by this algorithm is to allocate a
 583  * directory inode in the same cylinder group as its parent
 584  * directory, but also to reserve space for its files inodes
 585  * and data. Restrict the number of directories which may be
 586  * allocated one after another in the same cylinder group
 587  * without intervening allocation of files.
 588  *
 589  * If we allocate a first level directory then force allocation
 590  * in another cylinder group.
 591  *
 592  */
 593 static u_long
 594 ext2_dirpref(struct inode *pip)
 595 {
 596         struct m_ext2fs *fs;
 597         int cg, prefcg, cgsize;
 598         uint64_t avgbfree, minbfree;
 599         u_int avgifree, avgndir, curdirsize;
 600         u_int minifree, maxndir;
 601         u_int mincg, minndir;
 602         u_int dirsize, maxcontigdirs;
 603
 604         mtx_assert(EXT2_MTX(pip->i_ump), MA_OWNED);
 605         fs = pip->i_e2fs;
 606
 607         avgifree = fs->e2fs->e2fs_ficount / fs->e2fs_gcount;
 608         avgbfree = fs->e2fs_fbcount / fs->e2fs_gcount;
 609         avgndir = fs->e2fs_total_dir / fs->e2fs_gcount;
 610
 611         /*
 612          * Force allocation in another cg if creating a first level dir.
 613          */
 614         ASSERT_VOP_LOCKED(ITOV(pip), "ext2fs_dirpref");
 615         if (ITOV(pip)->v_vflag & VV_ROOT) {
 616                 prefcg = arc4random() % fs->e2fs_gcount;
 617                 mincg = prefcg;
 618                 minndir = fs->e2fs_ipg;
 619                 for (cg = prefcg; cg < fs->e2fs_gcount; cg++)
 620                         if (e2fs_gd_get_ndirs(&fs->e2fs_gd[cg]) < minndir &&
 621                             e2fs_gd_get_nifree(&fs->e2fs_gd[cg]) >= avgifree &&
 622                             e2fs_gd_get_nbfree(&fs->e2fs_gd[cg]) >= avgbfree) {
 623                                 mincg = cg;
 624                                 minndir = e2fs_gd_get_ndirs(&fs->e2fs_gd[cg]);
 625                         }
 626                 for (cg = 0; cg < prefcg; cg++)
 627                         if (e2fs_gd_get_ndirs(&fs->e2fs_gd[cg]) < minndir &&
 628                             e2fs_gd_get_nifree(&fs->e2fs_gd[cg]) >= avgifree &&
 629                             e2fs_gd_get_nbfree(&fs->e2fs_gd[cg]) >= avgbfree) {
 630                                 mincg = cg;
 631                                 minndir = e2fs_gd_get_ndirs(&fs->e2fs_gd[cg]);
 632                         }
 633                 return (mincg);
 634         }
 635         /*
 636          * Count various limits which used for
 637          * optimal allocation of a directory inode.
 638          */
 639         maxndir = min(avgndir + fs->e2fs_ipg / 16, fs->e2fs_ipg);
 640         minifree = avgifree - avgifree / 4;
 641         if (minifree < 1)
 642                 minifree = 1;
 643         minbfree = avgbfree - avgbfree / 4;
 644         if (minbfree < 1)
 645                 minbfree = 1;
 646         cgsize = fs->e2fs_fsize * fs->e2fs_fpg;
 647         dirsize = AVGDIRSIZE;
 648         curdirsize = avgndir ? (cgsize - avgbfree * fs->e2fs_bsize) / avgndir : 0;
 649         if (dirsize < curdirsize)
 650                 dirsize = curdirsize;
 651         maxcontigdirs = min((avgbfree * fs->e2fs_bsize) / dirsize, 255);
 652         maxcontigdirs = min(maxcontigdirs, fs->e2fs_ipg / AFPDIR);
 653         if (maxcontigdirs == 0)
 654                 maxcontigdirs = 1;
 655
 656         /*
 657          * Limit number of dirs in one cg and reserve space for
 658          * regular files, but only if we have no deficit in
 659          * inodes or space.
 660          */
 661         prefcg = ino_to_cg(fs, pip->i_number);
 662         for (cg = prefcg; cg < fs->e2fs_gcount; cg++)
 663                 if (e2fs_gd_get_ndirs(&fs->e2fs_gd[cg]) < maxndir &&
 664                     e2fs_gd_get_nifree(&fs->e2fs_gd[cg]) >= minifree &&
 665                     e2fs_gd_get_nbfree(&fs->e2fs_gd[cg]) >= minbfree) {
 666                         if (fs->e2fs_contigdirs[cg] < maxcontigdirs)
 667                                 return (cg);
 668                 }
 669         for (cg = 0; cg < prefcg; cg++)
 670                 if (e2fs_gd_get_ndirs(&fs->e2fs_gd[cg]) < maxndir &&
 671                     e2fs_gd_get_nifree(&fs->e2fs_gd[cg]) >= minifree &&
 672                     e2fs_gd_get_nbfree(&fs->e2fs_gd[cg]) >= minbfree) {
 673                         if (fs->e2fs_contigdirs[cg] < maxcontigdirs)
 674                                 return (cg);
 675                 }
 676         /*
 677          * This is a backstop when we have deficit in space.
 678          */
 679         for (cg = prefcg; cg < fs->e2fs_gcount; cg++)
 680                 if (e2fs_gd_get_nifree(&fs->e2fs_gd[cg]) >= avgifree)
 681                         return (cg);
 682         for (cg = 0; cg < prefcg; cg++)
 683                 if (e2fs_gd_get_nifree(&fs->e2fs_gd[cg]) >= avgifree)
 684                         break;
 685         return (cg);
 686 }
 687
 688 /*
 689  * Select the desired position for the next block in a file.
 690  *
 691  * we try to mimic what Remy does in inode_getblk/block_getblk
 692  *
 693  * we note: blocknr == 0 means that we're about to allocate either
 694  * a direct block or a pointer block at the first level of indirection
 695  * (In other words, stuff that will go in i_db[] or i_ib[])
 696  *
 697  * blocknr != 0 means that we're allocating a block that is none
 698  * of the above. Then, blocknr tells us the number of the block
 699  * that will hold the pointer
 700  */
 701 e4fs_daddr_t
 702 ext2_blkpref(struct inode *ip, e2fs_lbn_t lbn, int indx, e2fs_daddr_t *bap,
 703     e2fs_daddr_t blocknr)
 704 {
 705         struct m_ext2fs *fs;
 706         int tmp;
 707
 708         fs = ip->i_e2fs;
 709
 710         mtx_assert(EXT2_MTX(ip->i_ump), MA_OWNED);
 711
 712         /*
 713          * If the next block is actually what we thought it is, then set the
 714          * goal to what we thought it should be.
 715          */
 716         if (ip->i_next_alloc_block == lbn && ip->i_next_alloc_goal != 0)
 717                 return ip->i_next_alloc_goal;
 718
 719         /*
 720          * Now check whether we were provided with an array that basically
 721          * tells us previous blocks to which we want to stay close.
 722          */
 723         if (bap)
 724                 for (tmp = indx - 1; tmp >= 0; tmp--)
 725                         if (bap[tmp])
 726                                 return bap[tmp];
 727
 728         /*
 729          * Else lets fall back to the blocknr or, if there is none, follow
 730          * the rule that a block should be allocated near its inode.
 731          */
 732         return (blocknr ? blocknr :
 733             (e2fs_daddr_t)(ip->i_block_group *
 734             EXT2_BLOCKS_PER_GROUP(fs)) + fs->e2fs->e2fs_first_dblock);
 735 }
 736
 737 /*
 738  * Implement the cylinder overflow algorithm.
 739  *
 740  * The policy implemented by this algorithm is:
 741  *   1) allocate the block in its requested cylinder group.
 742  *   2) quadradically rehash on the cylinder group number.
 743  *   3) brute force search for a free block.
 744  */
 745 static e4fs_daddr_t
 746 ext2_hashalloc(struct inode *ip, int cg, long pref, int size,
 747     daddr_t (*allocator) (struct inode *, int, daddr_t, int))
 748 {
 749         struct m_ext2fs *fs;
 750         e4fs_daddr_t result;
 751         int i, icg = cg;
 752
 753         mtx_assert(EXT2_MTX(ip->i_ump), MA_OWNED);
 754         fs = ip->i_e2fs;
 755         /*
 756          * 1: preferred cylinder group
 757          */
 758         result = (*allocator)(ip, cg, pref, size);
 759         if (result)
 760                 return (result);
 761         /*
 762          * 2: quadratic rehash
 763          */
 764         for (i = 1; i < fs->e2fs_gcount; i *= 2) {
 765                 cg += i;
 766                 if (cg >= fs->e2fs_gcount)
 767                         cg -= fs->e2fs_gcount;
 768                 result = (*allocator)(ip, cg, 0, size);
 769                 if (result)
 770                         return (result);
 771         }
 772         /*
 773          * 3: brute force search
 774          * Note that we start at i == 2, since 0 was checked initially,
 775          * and 1 is always checked in the quadratic rehash.
 776          */
 777         cg = (icg + 2) % fs->e2fs_gcount;
 778         for (i = 2; i < fs->e2fs_gcount; i++) {
 779                 result = (*allocator)(ip, cg, 0, size);
 780                 if (result)
 781                         return (result);
 782                 cg++;
 783                 if (cg == fs->e2fs_gcount)
 784                         cg = 0;
 785         }
 786         return (0);
 787 }
 788
 789 static uint64_t
 790 ext2_cg_number_gdb_nometa(struct m_ext2fs *fs, int cg)
 791 {
 792
 793         if (!ext2_cg_has_sb(fs, cg))
 794                 return (0);
 795
 796         if (EXT2_HAS_INCOMPAT_FEATURE(fs, EXT2F_INCOMPAT_META_BG))
 797                 return (fs->e2fs->e3fs_first_meta_bg);
 798
 799         return ((fs->e2fs_gcount + EXT2_DESCS_PER_BLOCK(fs) - 1) /
 800             EXT2_DESCS_PER_BLOCK(fs));
 801 }
 802
 803 static uint64_t
 804 ext2_cg_number_gdb_meta(struct m_ext2fs *fs, int cg)
 805 {
 806         unsigned long metagroup;
 807         int first, last;
 808
 809         metagroup = cg / EXT2_DESCS_PER_BLOCK(fs);
 810         first = metagroup * EXT2_DESCS_PER_BLOCK(fs);
 811         last = first + EXT2_DESCS_PER_BLOCK(fs) - 1;
 812
 813         if (cg == first || cg == first + 1 || cg == last)
 814                 return (1);
 815
 816         return (0);
 817 }
 818
 819 uint64_t
 820 ext2_cg_number_gdb(struct m_ext2fs *fs, int cg)
 821 {
 822         unsigned long first_meta_bg, metagroup;
 823
 824         first_meta_bg = fs->e2fs->e3fs_first_meta_bg;
 825         metagroup = cg / EXT2_DESCS_PER_BLOCK(fs);
 826
 827         if (!EXT2_HAS_INCOMPAT_FEATURE(fs, EXT2F_INCOMPAT_META_BG) ||
 828             metagroup < first_meta_bg)
 829                 return (ext2_cg_number_gdb_nometa(fs, cg));
 830
 831         return ext2_cg_number_gdb_meta(fs, cg);
 832 }
 833
 834 static int
 835 ext2_number_base_meta_blocks(struct m_ext2fs *fs, int cg)
 836 {
 837         int number;
 838
 839         number = ext2_cg_has_sb(fs, cg);
 840
 841         if (!EXT2_HAS_INCOMPAT_FEATURE(fs, EXT2F_INCOMPAT_META_BG) ||
 842             cg < fs->e2fs->e3fs_first_meta_bg * EXT2_DESCS_PER_BLOCK(fs)) {
 843                 if (number) {
 844                         number += ext2_cg_number_gdb(fs, cg);
 845                         number += fs->e2fs->e2fs_reserved_ngdb;
 846                 }
 847         } else {
 848                 number += ext2_cg_number_gdb(fs, cg);
 849         }
 850
 851         return (number);
 852 }
 853
 854 static void
 855 ext2_mark_bitmap_end(int start_bit, int end_bit, char *bitmap)
 856 {
 857         int i;
 858
 859         if (start_bit >= end_bit)
 860                 return;
 861
 862         for (i = start_bit; i < ((start_bit + 7) & ~7UL); i++)
 863                 setbit(bitmap, i);
 864         if (i < end_bit)
 865                 memset(bitmap + (i >> 3), 0xff, (end_bit - i) >> 3);
 866 }
 867
 868 static int
 869 ext2_get_group_number(struct m_ext2fs *fs, e4fs_daddr_t block)
 870 {
 871
 872         return ((block - fs->e2fs->e2fs_first_dblock) / fs->e2fs_bsize);
 873 }
 874
 875 static int
 876 ext2_block_in_group(struct m_ext2fs *fs, e4fs_daddr_t block, int cg)
 877 {
 878
 879         return ((ext2_get_group_number(fs, block) == cg) ? 1 : 0);
 880 }
 881
 882 static int
 883 ext2_cg_block_bitmap_init(struct m_ext2fs *fs, int cg, struct buf *bp)
 884 {
 885         int bit, bit_max, inodes_per_block;
 886         uint64_t start, tmp;
 887
 888         if (!(fs->e2fs_gd[cg].ext4bgd_flags & EXT2_BG_BLOCK_UNINIT))
 889                 return (0);
 890
 891         memset(bp->b_data, 0, fs->e2fs_bsize);
 892
 893         bit_max = ext2_number_base_meta_blocks(fs, cg);
 894         if ((bit_max >> 3) >= fs->e2fs_bsize)
 895                 return (EINVAL);
 896
 897         for (bit = 0; bit < bit_max; bit++)
 898                 setbit(bp->b_data, bit);
 899
 900         start = (uint64_t)cg * fs->e2fs->e2fs_bpg + fs->e2fs->e2fs_first_dblock;
 901
 902         /* Set bits for block and inode bitmaps, and inode table. */
 903         tmp = e2fs_gd_get_b_bitmap(&fs->e2fs_gd[cg]);
 904         if (!EXT2_HAS_INCOMPAT_FEATURE(fs, EXT2F_INCOMPAT_FLEX_BG) ||
 905             ext2_block_in_group(fs, tmp, cg))
 906                 setbit(bp->b_data, tmp - start);
 907
 908         tmp = e2fs_gd_get_i_bitmap(&fs->e2fs_gd[cg]);
 909         if (!EXT2_HAS_INCOMPAT_FEATURE(fs, EXT2F_INCOMPAT_FLEX_BG) ||
 910             ext2_block_in_group(fs, tmp, cg))
 911                 setbit(bp->b_data, tmp - start);
 912
 913         tmp = e2fs_gd_get_i_tables(&fs->e2fs_gd[cg]);
 914         inodes_per_block = fs->e2fs_bsize/EXT2_INODE_SIZE(fs);
 915         while( tmp < e2fs_gd_get_i_tables(&fs->e2fs_gd[cg]) +
 916             fs->e2fs->e2fs_ipg / inodes_per_block ) {
 917                 if (!EXT2_HAS_INCOMPAT_FEATURE(fs, EXT2F_INCOMPAT_FLEX_BG) ||
 918                     ext2_block_in_group(fs, tmp, cg))
 919                         setbit(bp->b_data, tmp - start);
 920                 tmp++;
 921         }
 922
 923         /*
 924          * Also if the number of blocks within the group is less than
 925          * the blocksize * 8 ( which is the size of bitmap ), set rest
 926          * of the block bitmap to 1
 927          */
 928         ext2_mark_bitmap_end(fs->e2fs->e2fs_bpg, fs->e2fs_bsize * 8,
 929             bp->b_data);
 930
 931         /* Clean the flag */
 932         fs->e2fs_gd[cg].ext4bgd_flags &= ~EXT2_BG_BLOCK_UNINIT;
 933
 934         return (0);
 935 }
 936
 937 static int
 938 ext2_b_bitmap_validate(struct m_ext2fs *fs, struct buf *bp, int cg)
 939 {
 940         struct ext2_gd *gd;
 941         uint64_t group_first_block;
 942         unsigned int offset, max_bit;
 943
 944         if (EXT2_HAS_INCOMPAT_FEATURE(fs, EXT2F_INCOMPAT_FLEX_BG)) {
 945                 /*
 946                  * It is not possible to check block bitmap in case of this feature,
 947                  * because the inode and block bitmaps and inode table
 948                  * blocks may not be in the group at all.
 949                  * So, skip check in this case.
 950                  */
 951                 return (0);
 952         }
 953
 954         gd = &fs->e2fs_gd[cg];
 955         max_bit = fs->e2fs_fpg;
 956         group_first_block = ((uint64_t)cg) * fs->e2fs->e2fs_fpg +
 957             fs->e2fs->e2fs_first_dblock;
 958
 959         /* Check block bitmap block number */
 960         offset = e2fs_gd_get_b_bitmap(gd) - group_first_block;
 961         if (offset >= max_bit || !isset(bp->b_data, offset)) {
 962                 printf("ext2fs: bad block bitmap, group %d\n", cg);
 963                 return (EINVAL);
 964         }
 965
 966         /* Check inode bitmap block number */
 967         offset = e2fs_gd_get_i_bitmap(gd) - group_first_block;
 968         if (offset >= max_bit || !isset(bp->b_data, offset)) {
 969                 printf("ext2fs: bad inode bitmap, group %d\n", cg);
 970                 return (EINVAL);
 971         }
 972
 973         /* Check inode table */
 974         offset = e2fs_gd_get_i_tables(gd) - group_first_block;
 975         if (offset >= max_bit || offset + fs->e2fs_itpg >= max_bit) {
 976                 printf("ext2fs: bad inode table, group %d\n", cg);
 977                 return (EINVAL);
 978         }
 979
 980         return (0);
 981 }
 982
 983 /*
 984  * Determine whether a block can be allocated.
 985  *
 986  * Check to see if a block of the appropriate size is available,
 987  * and if it is, allocate it.
 988  */
 989 static daddr_t
 990 ext2_alloccg(struct inode *ip, int cg, daddr_t bpref, int size)
 991 {
 992         struct m_ext2fs *fs;
 993         struct buf *bp;
 994         struct ext2mount *ump;
 995         daddr_t bno, runstart, runlen;
 996         int bit, loc, end, error, start;
 997         char *bbp;
 998         /* XXX ondisk32 */
 999         fs = ip->i_e2fs;
1000         ump = ip->i_ump;
1001         if (e2fs_gd_get_nbfree(&fs->e2fs_gd[cg]) == 0)
1002                 return (0);
1003
1004         EXT2_UNLOCK(ump);
1005         error = bread(ip->i_devvp, fsbtodb(fs,
1006             e2fs_gd_get_b_bitmap(&fs->e2fs_gd[cg])),
1007             (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &bp);
1008         if (error)
1009                 goto fail;
1010
1011         if (EXT2_HAS_RO_COMPAT_FEATURE(fs, EXT2F_ROCOMPAT_GDT_CSUM) ||
1012             EXT2_HAS_RO_COMPAT_FEATURE(fs, EXT2F_ROCOMPAT_METADATA_CKSUM)) {
1013                 error = ext2_cg_block_bitmap_init(fs, cg, bp);
1014                 if (error)
1015                         goto fail;
1016
1017                 ext2_gd_b_bitmap_csum_set(fs, cg, bp);
1018         }
1019         error = ext2_gd_b_bitmap_csum_verify(fs, cg, bp);
1020         if (error)
1021                 goto fail;
1022
1023         error = ext2_b_bitmap_validate(fs,bp, cg);
1024         if (error)
1025                 goto fail;
1026
1027         /*
1028          * Check, that another thread did not not allocate the last block in this
1029          * group while we were waiting for the buffer.
1030          */
1031         if (e2fs_gd_get_nbfree(&fs->e2fs_gd[cg]) == 0)
1032                 goto fail;
1033
1034         bbp = (char *)bp->b_data;
1035
1036         if (dtog(fs, bpref) != cg)
1037                 bpref = 0;
1038         if (bpref != 0) {
1039                 bpref = dtogd(fs, bpref);
1040                 /*
1041                  * if the requested block is available, use it
1042                  */
1043                 if (isclr(bbp, bpref)) {
1044                         bno = bpref;
1045                         goto gotit;
1046                 }
1047         }
1048         /*
1049          * no blocks in the requested cylinder, so take next
1050          * available one in this cylinder group.
1051          * first try to get 8 contigous blocks, then fall back to a single
1052          * block.
1053          */
1054         if (bpref)
1055                 start = dtogd(fs, bpref) / NBBY;
1056         else
1057                 start = 0;
1058         end = howmany(fs->e2fs->e2fs_fpg, NBBY) - start;
1059 retry:
1060         runlen = 0;
1061         runstart = 0;
1062         for (loc = start; loc < end; loc++) {
1063                 if (bbp[loc] == (char)0xff) {
1064                         runlen = 0;
1065                         continue;
1066                 }
1067
1068                 /* Start of a run, find the number of high clear bits. */
1069                 if (runlen == 0) {
1070                         bit = fls(bbp[loc]);
1071                         runlen = NBBY - bit;
1072                         runstart = loc * NBBY + bit;
1073                 } else if (bbp[loc] == 0) {
1074                         /* Continue a run. */
1075                         runlen += NBBY;
1076                 } else {
1077                         /*
1078                          * Finish the current run.  If it isn't long
1079                          * enough, start a new one.
1080                          */
1081                         bit = ffs(bbp[loc]) - 1;
1082                         runlen += bit;
1083                         if (runlen >= 8) {
1084                                 bno = runstart;
1085                                 goto gotit;
1086                         }
1087
1088                         /* Run was too short, start a new one. */
1089                         bit = fls(bbp[loc]);
1090                         runlen = NBBY - bit;
1091                         runstart = loc * NBBY + bit;
1092                 }
1093
1094                 /* If the current run is long enough, use it. */
1095                 if (runlen >= 8) {
1096                         bno = runstart;
1097                         goto gotit;
1098                 }
1099         }
1100         if (start != 0) {
1101                 end = start;
1102                 start = 0;
1103                 goto retry;
1104         }
1105         bno = ext2_mapsearch(fs, bbp, bpref);
1106         if (bno < 0)
1107                 goto fail;
1108
1109 gotit:
1110 #ifdef INVARIANTS
1111         if (isset(bbp, bno)) {
1112                 printf("ext2fs_alloccgblk: cg=%d bno=%jd fs=%s\n",
1113                     cg, (intmax_t)bno, fs->e2fs_fsmnt);
1114                 panic("ext2fs_alloccg: dup alloc");
1115         }
1116 #endif
1117         setbit(bbp, bno);
1118         EXT2_LOCK(ump);
1119         ext2_clusteracct(fs, bbp, cg, bno, -1);
1120         fs->e2fs_fbcount--;
1121         e2fs_gd_set_nbfree(&fs->e2fs_gd[cg],
1122             e2fs_gd_get_nbfree(&fs->e2fs_gd[cg]) - 1);
1123         fs->e2fs_fmod = 1;
1124         EXT2_UNLOCK(ump);
1125         ext2_gd_b_bitmap_csum_set(fs, cg, bp);
1126         bdwrite(bp);
1127         return (((uint64_t)cg) * fs->e2fs->e2fs_fpg + fs->e2fs->e2fs_first_dblock + bno);
1128
1129 fail:
1130         brelse(bp);
1131         EXT2_LOCK(ump);
1132         return (0);
1133 }
1134
1135 /*
1136  * Determine whether a cluster can be allocated.
1137  */
1138 static daddr_t
1139 ext2_clusteralloc(struct inode *ip, int cg, daddr_t bpref, int len)
1140 {
1141         struct m_ext2fs *fs;
1142         struct ext2mount *ump;
1143         struct buf *bp;
1144         char *bbp;
1145         int bit, error, got, i, loc, run;
1146         int32_t *lp;
1147         daddr_t bno;
1148
1149         fs = ip->i_e2fs;
1150         ump = ip->i_ump;
1151
1152         if (fs->e2fs_maxcluster[cg] < len)
1153                 return (0);
1154
1155         EXT2_UNLOCK(ump);
1156         error = bread(ip->i_devvp,
1157             fsbtodb(fs, e2fs_gd_get_b_bitmap(&fs->e2fs_gd[cg])),
1158             (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &bp);
1159         if (error)
1160                 goto fail_lock;
1161
1162         bbp = (char *)bp->b_data;
1163         EXT2_LOCK(ump);
1164         /*
1165          * Check to see if a cluster of the needed size (or bigger) is
1166          * available in this cylinder group.
1167          */
1168         lp = &fs->e2fs_clustersum[cg].cs_sum[len];
1169         for (i = len; i <= fs->e2fs_contigsumsize; i++)
1170                 if (*lp++ > 0)
1171                         break;
1172         if (i > fs->e2fs_contigsumsize) {
1173                 /*
1174                  * Update the cluster summary information to reflect
1175                  * the true maximum-sized cluster so that future cluster
1176                  * allocation requests can avoid reading the bitmap only
1177                  * to find no cluster.
1178                  */
1179                 lp = &fs->e2fs_clustersum[cg].cs_sum[len - 1];
1180                 for (i = len - 1; i > 0; i--)
1181                         if (*lp-- > 0)
1182                                 break;
1183                 fs->e2fs_maxcluster[cg] = i;
1184                 goto fail;
1185         }
1186         EXT2_UNLOCK(ump);
1187
1188         /* Search the bitmap to find a big enough cluster like in FFS. */
1189         if (dtog(fs, bpref) != cg)
1190                 bpref = 0;
1191         if (bpref != 0)
1192                 bpref = dtogd(fs, bpref);
1193         loc = bpref / NBBY;
1194         bit = 1 << (bpref % NBBY);
1195         for (run = 0, got = bpref; got < fs->e2fs->e2fs_fpg; got++) {
1196                 if ((bbp[loc] & bit) != 0)
1197                         run = 0;
1198                 else {
1199                         run++;
1200                         if (run == len)
1201                                 break;
1202                 }
1203                 if ((got & (NBBY - 1)) != (NBBY - 1))
1204                         bit <<= 1;
1205                 else {
1206                         loc++;
1207                         bit = 1;
1208                 }
1209         }
1210
1211         if (got >= fs->e2fs->e2fs_fpg)
1212                 goto fail_lock;
1213
1214         /* Allocate the cluster that we found. */
1215         for (i = 1; i < len; i++)
1216                 if (!isclr(bbp, got - run + i))
1217                         panic("ext2_clusteralloc: map mismatch");
1218
1219         bno = got - run + 1;
1220         if (bno >= fs->e2fs->e2fs_fpg)
1221                 panic("ext2_clusteralloc: allocated out of group");
1222
1223         EXT2_LOCK(ump);
1224         for (i = 0; i < len; i += fs->e2fs_fpb) {
1225                 setbit(bbp, bno + i);
1226                 ext2_clusteracct(fs, bbp, cg, bno + i, -1);
1227                 fs->e2fs_fbcount--;
1228                 e2fs_gd_set_nbfree(&fs->e2fs_gd[cg],
1229                     e2fs_gd_get_nbfree(&fs->e2fs_gd[cg]) - 1);
1230         }
1231         fs->e2fs_fmod = 1;
1232         EXT2_UNLOCK(ump);
1233
1234         bdwrite(bp);
1235         return (cg * fs->e2fs->e2fs_fpg + fs->e2fs->e2fs_first_dblock + bno);
1236
1237 fail_lock:
1238         EXT2_LOCK(ump);
1239 fail:
1240         brelse(bp);
1241         return (0);
1242 }
1243
1244 static int
1245 ext2_zero_inode_table(struct inode *ip, int cg)
1246 {
1247         struct m_ext2fs *fs;
1248         struct buf *bp;
1249         int i, all_blks, used_blks;
1250
1251         fs = ip->i_e2fs;
1252
1253         if (fs->e2fs_gd[cg].ext4bgd_flags & EXT2_BG_INODE_ZEROED)
1254                 return (0);
1255
1256         all_blks = fs->e2fs->e2fs_inode_size * fs->e2fs->e2fs_ipg /
1257             fs->e2fs_bsize;
1258
1259         used_blks = howmany(fs->e2fs->e2fs_ipg -
1260             e2fs_gd_get_i_unused(&fs->e2fs_gd[cg]),
1261             fs->e2fs_bsize / EXT2_INODE_SIZE(fs));
1262
1263         for (i = 0; i < all_blks - used_blks; i++) {
1264                 bp = getblk(ip->i_devvp, fsbtodb(fs,
1265                     e2fs_gd_get_i_tables(&fs->e2fs_gd[cg]) + used_blks + i),
1266                     fs->e2fs_bsize, 0, 0, 0);
1267                 if (!bp)
1268                         return (EIO);
1269
1270                 vfs_bio_bzero_buf(bp, 0, fs->e2fs_bsize);
1271                 bawrite(bp);
1272         }
1273
1274         fs->e2fs_gd[cg].ext4bgd_flags |= EXT2_BG_INODE_ZEROED;
1275
1276         return (0);
1277 }
1278
1279 /*
1280  * Determine whether an inode can be allocated.
1281  *
1282  * Check to see if an inode is available, and if it is,
1283  * allocate it using tode in the specified cylinder group.
1284  */
1285 static daddr_t
1286 ext2_nodealloccg(struct inode *ip, int cg, daddr_t ipref, int mode)
1287 {
1288         struct m_ext2fs *fs;
1289         struct buf *bp;
1290         struct ext2mount *ump;
1291         int error, start, len, ifree;
1292         char *ibp, *loc;
1293
1294         ipref--;        /* to avoid a lot of (ipref -1) */
1295         if (ipref == -1)
1296                 ipref = 0;
1297         fs = ip->i_e2fs;
1298         ump = ip->i_ump;
1299         if (e2fs_gd_get_nifree(&fs->e2fs_gd[cg]) == 0)
1300                 return (0);
1301         EXT2_UNLOCK(ump);
1302         error = bread(ip->i_devvp, fsbtodb(fs,
1303             e2fs_gd_get_i_bitmap(&fs->e2fs_gd[cg])),
1304             (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &bp);
1305         if (error) {
1306                 brelse(bp);
1307                 EXT2_LOCK(ump);
1308                 return (0);
1309         }
1310         if (EXT2_HAS_RO_COMPAT_FEATURE(fs, EXT2F_ROCOMPAT_GDT_CSUM) ||
1311             EXT2_HAS_RO_COMPAT_FEATURE(fs, EXT2F_ROCOMPAT_METADATA_CKSUM)) {
1312                 if (fs->e2fs_gd[cg].ext4bgd_flags & EXT2_BG_INODE_UNINIT) {
1313                         memset(bp->b_data, 0, fs->e2fs_bsize);
1314                         fs->e2fs_gd[cg].ext4bgd_flags &= ~EXT2_BG_INODE_UNINIT;
1315                 }
1316                 ext2_gd_i_bitmap_csum_set(fs, cg, bp);
1317                 error = ext2_zero_inode_table(ip, cg);
1318                 if (error) {
1319                         brelse(bp);
1320                         EXT2_LOCK(ump);
1321                         return (0);
1322                 }
1323         }
1324         error = ext2_gd_i_bitmap_csum_verify(fs, cg, bp);
1325         if (error) {
1326                 brelse(bp);
1327                 EXT2_LOCK(ump);
1328                 return (0);
1329         }
1330         if (e2fs_gd_get_nifree(&fs->e2fs_gd[cg]) == 0) {
1331                 /*
1332                  * Another thread allocated the last i-node in this
1333                  * group while we were waiting for the buffer.
1334                  */
1335                 brelse(bp);
1336                 EXT2_LOCK(ump);
1337                 return (0);
1338         }
1339         ibp = (char *)bp->b_data;
1340         if (ipref) {
1341                 ipref %= fs->e2fs->e2fs_ipg;
1342                 if (isclr(ibp, ipref))
1343                         goto gotit;
1344         }
1345         start = ipref / NBBY;
1346         len = howmany(fs->e2fs->e2fs_ipg - ipref, NBBY);
1347         loc = memcchr(&ibp[start], 0xff, len);
1348         if (loc == NULL) {
1349                 len = start + 1;
1350                 start = 0;
1351                 loc = memcchr(&ibp[start], 0xff, len);
1352                 if (loc == NULL) {
1353                         printf("ext2fs: inode bitmap corrupted: "
1354                             "cg = %d, ipref = %lld, fs = %s - run fsck\n",
1355                             cg, (long long)ipref, fs->e2fs_fsmnt);
1356                         brelse(bp);
1357                         EXT2_LOCK(ump);
1358                         return (0);
1359                 }
1360         }
1361         ipref = (loc - ibp) * NBBY + ffs(~*loc) - 1;
1362 gotit:
1363         setbit(ibp, ipref);
1364         EXT2_LOCK(ump);
1365         e2fs_gd_set_nifree(&fs->e2fs_gd[cg],
1366             e2fs_gd_get_nifree(&fs->e2fs_gd[cg]) - 1);
1367         if (EXT2_HAS_RO_COMPAT_FEATURE(fs, EXT2F_ROCOMPAT_GDT_CSUM) ||
1368             EXT2_HAS_RO_COMPAT_FEATURE(fs, EXT2F_ROCOMPAT_METADATA_CKSUM)) {
1369                 ifree = fs->e2fs->e2fs_ipg - e2fs_gd_get_i_unused(&fs->e2fs_gd[cg]);
1370                 if (ipref + 1 > ifree)
1371                         e2fs_gd_set_i_unused(&fs->e2fs_gd[cg],
1372                             fs->e2fs->e2fs_ipg - (ipref + 1));
1373         }
1374         fs->e2fs->e2fs_ficount--;
1375         fs->e2fs_fmod = 1;
1376         if ((mode & IFMT) == IFDIR) {
1377                 e2fs_gd_set_ndirs(&fs->e2fs_gd[cg],
1378                     e2fs_gd_get_ndirs(&fs->e2fs_gd[cg]) + 1);
1379                 fs->e2fs_total_dir++;
1380         }
1381         EXT2_UNLOCK(ump);
1382         ext2_gd_i_bitmap_csum_set(fs, cg, bp);
1383         bdwrite(bp);
1384         return ((uint64_t)cg * fs->e2fs_ipg + ipref + 1);
1385 }
1386
1387 /*
1388  * Free a block or fragment.
1389  *
1390  */
1391 void
1392 ext2_blkfree(struct inode *ip, e4fs_daddr_t bno, long size)
1393 {
1394         struct m_ext2fs *fs;
1395         struct buf *bp;
1396         struct ext2mount *ump;
1397         int cg, error;
1398         char *bbp;
1399
1400         fs = ip->i_e2fs;
1401         ump = ip->i_ump;
1402         cg = dtog(fs, bno);
1403         if (bno >= fs->e2fs_bcount) {
1404                 printf("bad block %lld, ino %ju\n", (long long)bno,
1405                     (uintmax_t)ip->i_number);
1406                 ext2_fserr(fs, ip->i_uid, "bad block");
1407                 return;
1408         }
1409         error = bread(ip->i_devvp,
1410             fsbtodb(fs, e2fs_gd_get_b_bitmap(&fs->e2fs_gd[cg])),
1411             (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &bp);
1412         if (error) {
1413                 brelse(bp);
1414                 return;
1415         }
1416         bbp = (char *)bp->b_data;
1417         bno = dtogd(fs, bno);
1418         if (isclr(bbp, bno)) {
1419                 printf("block = %lld, fs = %s\n",
1420                     (long long)bno, fs->e2fs_fsmnt);
1421                 panic("ext2_blkfree: freeing free block");
1422         }
1423         clrbit(bbp, bno);
1424         EXT2_LOCK(ump);
1425         ext2_clusteracct(fs, bbp, cg, bno, 1);
1426         fs->e2fs_fbcount++;
1427         e2fs_gd_set_nbfree(&fs->e2fs_gd[cg],
1428             e2fs_gd_get_nbfree(&fs->e2fs_gd[cg]) + 1);
1429         fs->e2fs_fmod = 1;
1430         EXT2_UNLOCK(ump);
1431         ext2_gd_b_bitmap_csum_set(fs, cg, bp);
1432         bdwrite(bp);
1433 }
1434
1435 /*
1436  * Free an inode.
1437  *
1438  */
1439 int
1440 ext2_vfree(struct vnode *pvp, ino_t ino, int mode)
1441 {
1442         struct m_ext2fs *fs;
1443         struct inode *pip;
1444         struct buf *bp;
1445         struct ext2mount *ump;
1446         int error, cg;
1447         char *ibp;
1448
1449         pip = VTOI(pvp);
1450         fs = pip->i_e2fs;
1451         ump = pip->i_ump;
1452         if ((u_int)ino > fs->e2fs_ipg * fs->e2fs_gcount)
1453                 panic("ext2_vfree: range: devvp = %p, ino = %ju, fs = %s",
1454                     pip->i_devvp, (uintmax_t)ino, fs->e2fs_fsmnt);
1455
1456         cg = ino_to_cg(fs, ino);
1457         error = bread(pip->i_devvp,
1458             fsbtodb(fs, e2fs_gd_get_i_bitmap(&fs->e2fs_gd[cg])),
1459             (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &bp);
1460         if (error) {
1461                 brelse(bp);
1462                 return (0);
1463         }
1464         ibp = (char *)bp->b_data;
1465         ino = (ino - 1) % fs->e2fs->e2fs_ipg;
1466         if (isclr(ibp, ino)) {
1467                 printf("ino = %ju, fs = %s\n",
1468                     ino, fs->e2fs_fsmnt);
1469                 if (fs->e2fs_ronly == 0)
1470                         panic("ext2_vfree: freeing free inode");
1471         }
1472         clrbit(ibp, ino);
1473         EXT2_LOCK(ump);
1474         fs->e2fs->e2fs_ficount++;
1475         e2fs_gd_set_nifree(&fs->e2fs_gd[cg],
1476             e2fs_gd_get_nifree(&fs->e2fs_gd[cg]) + 1);
1477         if ((mode & IFMT) == IFDIR) {
1478                 e2fs_gd_set_ndirs(&fs->e2fs_gd[cg],
1479                     e2fs_gd_get_ndirs(&fs->e2fs_gd[cg]) - 1);
1480                 fs->e2fs_total_dir--;
1481         }
1482         fs->e2fs_fmod = 1;
1483         EXT2_UNLOCK(ump);
1484         ext2_gd_i_bitmap_csum_set(fs, cg, bp);
1485         bdwrite(bp);
1486         return (0);
1487 }
1488
1489 /*
1490  * Find a block in the specified cylinder group.
1491  *
1492  * It is a panic if a request is made to find a block if none are
1493  * available.
1494  */
1495 static daddr_t
1496 ext2_mapsearch(struct m_ext2fs *fs, char *bbp, daddr_t bpref)
1497 {
1498         char *loc;
1499         int start, len;
1500
1501         /*
1502          * find the fragment by searching through the free block
1503          * map for an appropriate bit pattern
1504          */
1505         if (bpref)
1506                 start = dtogd(fs, bpref) / NBBY;
1507         else
1508                 start = 0;
1509         len = howmany(fs->e2fs->e2fs_fpg, NBBY) - start;
1510         loc = memcchr(&bbp[start], 0xff, len);
1511         if (loc == NULL) {
1512                 len = start + 1;
1513                 start = 0;
1514                 loc = memcchr(&bbp[start], 0xff, len);
1515                 if (loc == NULL) {
1516                         printf("start = %d, len = %d, fs = %s\n",
1517                             start, len, fs->e2fs_fsmnt);
1518                         panic("ext2_mapsearch: map corrupted");
1519                         /* NOTREACHED */
1520                 }
1521         }
1522         return ((loc - bbp) * NBBY + ffs(~*loc) - 1);
1523 }
1524
1525 /*
1526  * Fserr prints the name of a filesystem with an error diagnostic.
1527  *
1528  * The form of the error message is:
1529  *      fs: error message
1530  */
1531 void
1532 ext2_fserr(struct m_ext2fs *fs, uid_t uid, char *cp)
1533 {
1534
1535         log(LOG_ERR, "uid %u on %s: %s\n", uid, fs->e2fs_fsmnt, cp);
1536 }
1537
1538 int
1539 ext2_cg_has_sb(struct m_ext2fs *fs, int cg)
1540 {
1541         int a3, a5, a7;
1542
1543         if (cg == 0)
1544                 return (1);
1545
1546         if (EXT2_HAS_COMPAT_FEATURE(fs, EXT2F_COMPAT_SPARSESUPER2)) {
1547                 if (cg == fs->e2fs->e4fs_backup_bgs[0] ||
1548                     cg == fs->e2fs->e4fs_backup_bgs[1])
1549                         return (1);
1550                 return (0);
1551         }
1552
1553         if ((cg <= 1) ||
1554             !EXT2_HAS_RO_COMPAT_FEATURE(fs, EXT2F_ROCOMPAT_SPARSESUPER))
1555                 return (1);
1556
1557         if (!(cg & 1))
1558                 return (0);
1559
1560         for (a3 = 3, a5 = 5, a7 = 7;
1561             a3 <= cg || a5 <= cg || a7 <= cg;
1562             a3 *= 3, a5 *= 5, a7 *= 7)
1563                 if (cg == a3 || cg == a5 || cg == a7)
1564                         return (1);
1565         return (0);
1566 }