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  * 3. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  20  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  21  *    without specific prior written permission.
  22  *
  23  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  24  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  25  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  26  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  27  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  28  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  29  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  30  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  31  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  32  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  33  * SUCH DAMAGE.
  34  *
  35  *      @(#)ffs_alloc.c 8.8 (Berkeley) 2/21/94
  36  * $FreeBSD$
  37  */
  38
  39 #include <sys/param.h>
  40 #include <sys/systm.h>
  41 #include <sys/conf.h>
  42 #include <sys/vnode.h>
  43 #include <sys/stat.h>
  44 #include <sys/mount.h>
  45 #include <sys/sysctl.h>
  46 #include <sys/syslog.h>
  47 #include <sys/buf.h>
  48
  49 #include <fs/ext2fs/fs.h>
  50 #include <fs/ext2fs/inode.h>
  51 #include <fs/ext2fs/ext2_mount.h>
  52 #include <fs/ext2fs/ext2fs.h>
  53 #include <fs/ext2fs/ext2_extern.h>
  54
  55 static daddr_t  ext2_alloccg(struct inode *, int, daddr_t, int);
  56 static daddr_t  ext2_clusteralloc(struct inode *, int, daddr_t, int);
  57 static u_long   ext2_dirpref(struct inode *);
  58 static void     ext2_fserr(struct m_ext2fs *, uid_t, char *);
  59 static u_long   ext2_hashalloc(struct inode *, int, long, int,
  60                                 daddr_t (*)(struct inode *, int, daddr_t,
  61                                                 int));
  62 static daddr_t  ext2_nodealloccg(struct inode *, int, daddr_t, int);
  63 static daddr_t  ext2_mapsearch(struct m_ext2fs *, char *, daddr_t);
  64
  65 /*
  66  * Allocate a block in the filesystem.
  67  *
  68  * A preference may be optionally specified. If a preference is given
  69  * the following hierarchy is used to allocate a block:
  70  *   1) allocate the requested block.
  71  *   2) allocate a rotationally optimal block in the same cylinder.
  72  *   3) allocate a block in the same cylinder group.
  73  *   4) quadradically rehash into other cylinder groups, until an
  74  *        available block is located.
  75  * If no block preference is given the following hierarchy is used
  76  * to allocate a block:
  77  *   1) allocate a block in the cylinder group that contains the
  78  *        inode for the file.
  79  *   2) quadradically rehash into other cylinder groups, until an
  80  *        available block is located.
  81  */
  82 int
  83 ext2_alloc(struct inode *ip, daddr_t lbn, e4fs_daddr_t bpref, int size,
  84     struct ucred *cred, e4fs_daddr_t *bnp)
  85 {
  86         struct m_ext2fs *fs;
  87         struct ext2mount *ump;
  88         int32_t bno;
  89         int cg;
  90
  91         *bnp = 0;
  92         fs = ip->i_e2fs;
  93         ump = ip->i_ump;
  94         mtx_assert(EXT2_MTX(ump), MA_OWNED);
  95 #ifdef INVARIANTS
  96         if ((u_int)size > fs->e2fs_bsize || blkoff(fs, size) != 0) {
  97                 vn_printf(ip->i_devvp, "bsize = %lu, size = %d, fs = %s\n",
  98                     (long unsigned int)fs->e2fs_bsize, size, fs->e2fs_fsmnt);
  99                 panic("ext2_alloc: bad size");
 100         }
 101         if (cred == NOCRED)
 102                 panic("ext2_alloc: missing credential");
 103 #endif          /* INVARIANTS */
 104         if (size == fs->e2fs_bsize && fs->e2fs->e2fs_fbcount == 0)
 105                 goto nospace;
 106         if (cred->cr_uid != 0 &&
 107             fs->e2fs->e2fs_fbcount < fs->e2fs->e2fs_rbcount)
 108                 goto nospace;
 109         if (bpref >= fs->e2fs->e2fs_bcount)
 110                 bpref = 0;
 111         if (bpref == 0)
 112                 cg = ino_to_cg(fs, ip->i_number);
 113         else
 114                 cg = dtog(fs, bpref);
 115         bno = (daddr_t)ext2_hashalloc(ip, cg, bpref, fs->e2fs_bsize,
 116             ext2_alloccg);
 117         if (bno > 0) {
 118                 /* set next_alloc fields as done in block_getblk */
 119                 ip->i_next_alloc_block = lbn;
 120                 ip->i_next_alloc_goal = bno;
 121
 122                 ip->i_blocks += btodb(fs->e2fs_bsize);
 123                 ip->i_flag |= IN_CHANGE | IN_UPDATE;
 124                 *bnp = bno;
 125                 return (0);
 126         }
 127 nospace:
 128         EXT2_UNLOCK(ump);
 129         ext2_fserr(fs, cred->cr_uid, "filesystem full");
 130         uprintf("\n%s: write failed, filesystem is full\n", fs->e2fs_fsmnt);
 131         return (ENOSPC);
 132 }
 133
 134 /*
 135  * Reallocate a sequence of blocks into a contiguous sequence of blocks.
 136  *
 137  * The vnode and an array of buffer pointers for a range of sequential
 138  * logical blocks to be made contiguous is given. The allocator attempts
 139  * to find a range of sequential blocks starting as close as possible to
 140  * an fs_rotdelay offset from the end of the allocation for the logical
 141  * block immediately preceding the current range. If successful, the
 142  * physical block numbers in the buffer pointers and in the inode are
 143  * changed to reflect the new allocation. If unsuccessful, the allocation
 144  * is left unchanged. The success in doing the reallocation is returned.
 145  * Note that the error return is not reflected back to the user. Rather
 146  * the previous block allocation will be used.
 147  */
 148
 149 static SYSCTL_NODE(_vfs, OID_AUTO, ext2fs, CTLFLAG_RW, 0, "EXT2FS filesystem");
 150
 151 static int doasyncfree = 1;
 152
 153 SYSCTL_INT(_vfs_ext2fs, OID_AUTO, doasyncfree, CTLFLAG_RW, &doasyncfree, 0,
 154     "Use asychronous writes to update block pointers when freeing blocks");
 155
 156 static int doreallocblks = 1;
 157
 158 SYSCTL_INT(_vfs_ext2fs, OID_AUTO, doreallocblks, CTLFLAG_RW, &doreallocblks, 0, "");
 159
 160 int
 161 ext2_reallocblks(struct vop_reallocblks_args *ap)
 162 {
 163         struct m_ext2fs *fs;
 164         struct inode *ip;
 165         struct vnode *vp;
 166         struct buf *sbp, *ebp;
 167         uint32_t *bap, *sbap, *ebap;
 168         struct ext2mount *ump;
 169         struct cluster_save *buflist;
 170         struct indir start_ap[EXT2_NIADDR + 1], end_ap[EXT2_NIADDR + 1], *idp;
 171         e2fs_lbn_t start_lbn, end_lbn;
 172         int soff;
 173         e2fs_daddr_t newblk, blkno;
 174         int i, len, start_lvl, end_lvl, pref, ssize;
 175
 176         if (doreallocblks == 0)
 177                 return (ENOSPC);
 178
 179         vp = ap->a_vp;
 180         ip = VTOI(vp);
 181         fs = ip->i_e2fs;
 182         ump = ip->i_ump;
 183
 184         if (fs->e2fs_contigsumsize <= 0)
 185                 return (ENOSPC);
 186
 187         buflist = ap->a_buflist;
 188         len = buflist->bs_nchildren;
 189         start_lbn = buflist->bs_children[0]->b_lblkno;
 190         end_lbn = start_lbn + len - 1;
 191 #ifdef INVARIANTS
 192         for (i = 1; i < len; i++)
 193                 if (buflist->bs_children[i]->b_lblkno != start_lbn + i)
 194                         panic("ext2_reallocblks: non-cluster");
 195 #endif
 196         /*
 197          * If the cluster crosses the boundary for the first indirect
 198          * block, leave space for the indirect block. Indirect blocks
 199          * are initially laid out in a position after the last direct
 200          * block. Block reallocation would usually destroy locality by
 201          * moving the indirect block out of the way to make room for
 202          * data blocks if we didn't compensate here. We should also do
 203          * this for other indirect block boundaries, but it is only
 204          * important for the first one.
 205          */
 206         if (start_lbn < EXT2_NDADDR && end_lbn >= EXT2_NDADDR)
 207                 return (ENOSPC);
 208         /*
 209          * If the latest allocation is in a new cylinder group, assume that
 210          * the filesystem has decided to move and do not force it back to
 211          * the previous cylinder group.
 212          */
 213         if (dtog(fs, dbtofsb(fs, buflist->bs_children[0]->b_blkno)) !=
 214             dtog(fs, dbtofsb(fs, buflist->bs_children[len - 1]->b_blkno)))
 215                 return (ENOSPC);
 216         if (ext2_getlbns(vp, start_lbn, start_ap, &start_lvl) ||
 217             ext2_getlbns(vp, end_lbn, end_ap, &end_lvl))
 218                 return (ENOSPC);
 219         /*
 220          * Get the starting offset and block map for the first block.
 221          */
 222         if (start_lvl == 0) {
 223                 sbap = &ip->i_db[0];
 224                 soff = start_lbn;
 225         } else {
 226                 idp = &start_ap[start_lvl - 1];
 227                 if (bread(vp, idp->in_lbn, (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &sbp)) {
 228                         brelse(sbp);
 229                         return (ENOSPC);
 230                 }
 231                 sbap = (u_int *)sbp->b_data;
 232                 soff = idp->in_off;
 233         }
 234         /*
 235          * If the block range spans two block maps, get the second map.
 236          */
 237         ebap = NULL;
 238         if (end_lvl == 0 || (idp = &end_ap[end_lvl - 1])->in_off + 1 >= len) {
 239                 ssize = len;
 240         } else {
 241 #ifdef INVARIANTS
 242                 if (start_ap[start_lvl - 1].in_lbn == idp->in_lbn)
 243                         panic("ext2_reallocblks: start == end");
 244 #endif
 245                 ssize = len - (idp->in_off + 1);
 246                 if (bread(vp, idp->in_lbn, (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &ebp))
 247                         goto fail;
 248                 ebap = (u_int *)ebp->b_data;
 249         }
 250         /*
 251          * Find the preferred location for the cluster.
 252          */
 253         EXT2_LOCK(ump);
 254         pref = ext2_blkpref(ip, start_lbn, soff, sbap, 0);
 255         /*
 256          * Search the block map looking for an allocation of the desired size.
 257          */
 258         if ((newblk = (e2fs_daddr_t)ext2_hashalloc(ip, dtog(fs, pref), pref,
 259             len, ext2_clusteralloc)) == 0) {
 260                 EXT2_UNLOCK(ump);
 261                 goto fail;
 262         }
 263         /*
 264          * We have found a new contiguous block.
 265          *
 266          * First we have to replace the old block pointers with the new
 267          * block pointers in the inode and indirect blocks associated
 268          * with the file.
 269          */
 270 #ifdef DEBUG
 271         printf("realloc: ino %ju, lbns %jd-%jd\n\told:",
 272             (uintmax_t)ip->i_number, (intmax_t)start_lbn, (intmax_t)end_lbn);
 273 #endif  /* DEBUG */
 274         blkno = newblk;
 275         for (bap = &sbap[soff], i = 0; i < len; i++, blkno += fs->e2fs_fpb) {
 276                 if (i == ssize) {
 277                         bap = ebap;
 278                         soff = -i;
 279                 }
 280 #ifdef INVARIANTS
 281                 if (buflist->bs_children[i]->b_blkno != fsbtodb(fs, *bap))
 282                         panic("ext2_reallocblks: alloc mismatch");
 283 #endif
 284 #ifdef DEBUG
 285                 printf(" %d,", *bap);
 286 #endif  /* DEBUG */
 287                 *bap++ = blkno;
 288         }
 289         /*
 290          * Next we must write out the modified inode and indirect blocks.
 291          * For strict correctness, the writes should be synchronous since
 292          * the old block values may have been written to disk. In practise
 293          * they are almost never written, but if we are concerned about
 294          * strict correctness, the `doasyncfree' flag should be set to zero.
 295          *
 296          * The test on `doasyncfree' should be changed to test a flag
 297          * that shows whether the associated buffers and inodes have
 298          * been written. The flag should be set when the cluster is
 299          * started and cleared whenever the buffer or inode is flushed.
 300          * We can then check below to see if it is set, and do the
 301          * synchronous write only when it has been cleared.
 302          */
 303         if (sbap != &ip->i_db[0]) {
 304                 if (doasyncfree)
 305                         bdwrite(sbp);
 306                 else
 307                         bwrite(sbp);
 308         } else {
 309                 ip->i_flag |= IN_CHANGE | IN_UPDATE;
 310                 if (!doasyncfree)
 311                         ext2_update(vp, 1);
 312         }
 313         if (ssize < len) {
 314                 if (doasyncfree)
 315                         bdwrite(ebp);
 316                 else
 317                         bwrite(ebp);
 318         }
 319         /*
 320          * Last, free the old blocks and assign the new blocks to the buffers.
 321          */
 322 #ifdef DEBUG
 323         printf("\n\tnew:");
 324 #endif  /* DEBUG */
 325         for (blkno = newblk, i = 0; i < len; i++, blkno += fs->e2fs_fpb) {
 326                 ext2_blkfree(ip, dbtofsb(fs, buflist->bs_children[i]->b_blkno),
 327                     fs->e2fs_bsize);
 328                 buflist->bs_children[i]->b_blkno = fsbtodb(fs, blkno);
 329 #ifdef DEBUG
 330                 printf(" %d,", blkno);
 331 #endif  /* DEBUG */
 332         }
 333 #ifdef DEBUG
 334         printf("\n");
 335 #endif  /* DEBUG */
 336         return (0);
 337
 338 fail:
 339         if (ssize < len)
 340                 brelse(ebp);
 341         if (sbap != &ip->i_db[0])
 342                 brelse(sbp);
 343         return (ENOSPC);
 344 }
 345
 346 /*
 347  * Allocate an inode in the filesystem.
 348  *
 349  */
 350 int
 351 ext2_valloc(struct vnode *pvp, int mode, struct ucred *cred, struct vnode **vpp)
 352 {
 353         struct timespec ts;
 354         struct inode *pip;
 355         struct m_ext2fs *fs;
 356         struct inode *ip;
 357         struct ext2mount *ump;
 358         ino_t ino, ipref;
 359         int i, error, cg;
 360
 361         *vpp = NULL;
 362         pip = VTOI(pvp);
 363         fs = pip->i_e2fs;
 364         ump = pip->i_ump;
 365
 366         EXT2_LOCK(ump);
 367         if (fs->e2fs->e2fs_ficount == 0)
 368                 goto noinodes;
 369         /*
 370          * If it is a directory then obtain a cylinder group based on
 371          * ext2_dirpref else obtain it using ino_to_cg. The preferred inode is
 372          * always the next inode.
 373          */
 374         if ((mode & IFMT) == IFDIR) {
 375                 cg = ext2_dirpref(pip);
 376                 if (fs->e2fs_contigdirs[cg] < 255)
 377                         fs->e2fs_contigdirs[cg]++;
 378         } else {
 379                 cg = ino_to_cg(fs, pip->i_number);
 380                 if (fs->e2fs_contigdirs[cg] > 0)
 381                         fs->e2fs_contigdirs[cg]--;
 382         }
 383         ipref = cg * fs->e2fs->e2fs_ipg + 1;
 384         ino = (ino_t)ext2_hashalloc(pip, cg, (long)ipref, mode, ext2_nodealloccg);
 385
 386         if (ino == 0)
 387                 goto noinodes;
 388         error = VFS_VGET(pvp->v_mount, ino, LK_EXCLUSIVE, vpp);
 389         if (error) {
 390                 ext2_vfree(pvp, ino, mode);
 391                 return (error);
 392         }
 393         ip = VTOI(*vpp);
 394
 395         /*
 396          * The question is whether using VGET was such good idea at all:
 397          * Linux doesn't read the old inode in when it is allocating a
 398          * new one. I will set at least i_size and i_blocks to zero.
 399          */
 400         ip->i_flag = 0;
 401         ip->i_size = 0;
 402         ip->i_blocks = 0;
 403         ip->i_mode = 0;
 404         ip->i_flags = 0;
 405         /* now we want to make sure that the block pointers are zeroed out */
 406         for (i = 0; i < EXT2_NDADDR; i++)
 407                 ip->i_db[i] = 0;
 408         for (i = 0; i < EXT2_NIADDR; i++)
 409                 ip->i_ib[i] = 0;
 410
 411         /*
 412          * Set up a new generation number for this inode.
 413          * Avoid zero values.
 414          */
 415         do {
 416                 ip->i_gen = arc4random();
 417         } while (ip->i_gen == 0);
 418
 419         vfs_timestamp(&ts);
 420         ip->i_birthtime = ts.tv_sec;
 421         ip->i_birthnsec = ts.tv_nsec;
 422
 423 /*
 424 printf("ext2_valloc: allocated inode %d\n", ino);
 425 */
 426         return (0);
 427 noinodes:
 428         EXT2_UNLOCK(ump);
 429         ext2_fserr(fs, cred->cr_uid, "out of inodes");
 430         uprintf("\n%s: create/symlink failed, no inodes free\n", fs->e2fs_fsmnt);
 431         return (ENOSPC);
 432 }
 433
 434 /*
 435  * Find a cylinder to place a directory.
 436  *
 437  * The policy implemented by this algorithm is to allocate a
 438  * directory inode in the same cylinder group as its parent
 439  * directory, but also to reserve space for its files inodes
 440  * and data. Restrict the number of directories which may be
 441  * allocated one after another in the same cylinder group
 442  * without intervening allocation of files.
 443  *
 444  * If we allocate a first level directory then force allocation
 445  * in another cylinder group.
 446  *
 447  */
 448 static u_long
 449 ext2_dirpref(struct inode *pip)
 450 {
 451         struct m_ext2fs *fs;
 452         int cg, prefcg, cgsize;
 453         u_int avgifree, avgbfree, avgndir, curdirsize;
 454         u_int minifree, minbfree, maxndir;
 455         u_int mincg, minndir;
 456         u_int dirsize, maxcontigdirs;
 457
 458         mtx_assert(EXT2_MTX(pip->i_ump), MA_OWNED);
 459         fs = pip->i_e2fs;
 460
 461         avgifree = fs->e2fs->e2fs_ficount / fs->e2fs_gcount;
 462         avgbfree = fs->e2fs->e2fs_fbcount / fs->e2fs_gcount;
 463         avgndir = fs->e2fs_total_dir / fs->e2fs_gcount;
 464
 465         /*
 466          * Force allocation in another cg if creating a first level dir.
 467          */
 468         ASSERT_VOP_LOCKED(ITOV(pip), "ext2fs_dirpref");
 469         if (ITOV(pip)->v_vflag & VV_ROOT) {
 470                 prefcg = arc4random() % fs->e2fs_gcount;
 471                 mincg = prefcg;
 472                 minndir = fs->e2fs_ipg;
 473                 for (cg = prefcg; cg < fs->e2fs_gcount; 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                 for (cg = 0; cg < prefcg; cg++)
 481                         if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_ndirs < minndir &&
 482                             fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree >= avgifree &&
 483                             fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree >= avgbfree) {
 484                                 mincg = cg;
 485                                 minndir = fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_ndirs;
 486                         }
 487                 return (mincg);
 488         }
 489         /*
 490          * Count various limits which used for
 491          * optimal allocation of a directory inode.
 492          */
 493         maxndir = min(avgndir + fs->e2fs_ipg / 16, fs->e2fs_ipg);
 494         minifree = avgifree - avgifree / 4;
 495         if (minifree < 1)
 496                 minifree = 1;
 497         minbfree = avgbfree - avgbfree / 4;
 498         if (minbfree < 1)
 499                 minbfree = 1;
 500         cgsize = fs->e2fs_fsize * fs->e2fs_fpg;
 501         dirsize = AVGDIRSIZE;
 502         curdirsize = avgndir ? (cgsize - avgbfree * fs->e2fs_bsize) / avgndir : 0;
 503         if (dirsize < curdirsize)
 504                 dirsize = curdirsize;
 505         maxcontigdirs = min((avgbfree * fs->e2fs_bsize) / dirsize, 255);
 506         maxcontigdirs = min(maxcontigdirs, fs->e2fs_ipg / AFPDIR);
 507         if (maxcontigdirs == 0)
 508                 maxcontigdirs = 1;
 509
 510         /*
 511          * Limit number of dirs in one cg and reserve space for
 512          * regular files, but only if we have no deficit in
 513          * inodes or space.
 514          */
 515         prefcg = ino_to_cg(fs, pip->i_number);
 516         for (cg = prefcg; cg < fs->e2fs_gcount; cg++)
 517                 if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_ndirs < maxndir &&
 518                     fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree >= minifree &&
 519                     fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree >= minbfree) {
 520                         if (fs->e2fs_contigdirs[cg] < maxcontigdirs)
 521                                 return (cg);
 522                 }
 523         for (cg = 0; cg < prefcg; cg++)
 524                 if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_ndirs < maxndir &&
 525                     fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree >= minifree &&
 526                     fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree >= minbfree) {
 527                         if (fs->e2fs_contigdirs[cg] < maxcontigdirs)
 528                                 return (cg);
 529                 }
 530         /*
 531          * This is a backstop when we have deficit in space.
 532          */
 533         for (cg = prefcg; cg < fs->e2fs_gcount; cg++)
 534                 if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree >= avgifree)
 535                         return (cg);
 536         for (cg = 0; cg < prefcg; cg++)
 537                 if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree >= avgifree)
 538                         break;
 539         return (cg);
 540 }
 541
 542 /*
 543  * Select the desired position for the next block in a file.
 544  *
 545  * we try to mimic what Remy does in inode_getblk/block_getblk
 546  *
 547  * we note: blocknr == 0 means that we're about to allocate either
 548  * a direct block or a pointer block at the first level of indirection
 549  * (In other words, stuff that will go in i_db[] or i_ib[])
 550  *
 551  * blocknr != 0 means that we're allocating a block that is none
 552  * of the above. Then, blocknr tells us the number of the block
 553  * that will hold the pointer
 554  */
 555 e4fs_daddr_t
 556 ext2_blkpref(struct inode *ip, e2fs_lbn_t lbn, int indx, e2fs_daddr_t *bap,
 557     e2fs_daddr_t blocknr)
 558 {
 559         int tmp;
 560
 561         mtx_assert(EXT2_MTX(ip->i_ump), MA_OWNED);
 562
 563         /*
 564          * If the next block is actually what we thought it is, then set the
 565          * goal to what we thought it should be.
 566          */
 567         if (ip->i_next_alloc_block == lbn && ip->i_next_alloc_goal != 0)
 568                 return ip->i_next_alloc_goal;
 569
 570         /*
 571          * Now check whether we were provided with an array that basically
 572          * tells us previous blocks to which we want to stay close.
 573          */
 574         if (bap)
 575                 for (tmp = indx - 1; tmp >= 0; tmp--)
 576                         if (bap[tmp])
 577                                 return bap[tmp];
 578
 579         /*
 580          * Else lets fall back to the blocknr or, if there is none, follow
 581          * the rule that a block should be allocated near its inode.
 582          */
 583         return blocknr ? blocknr :
 584             (e2fs_daddr_t)(ip->i_block_group *
 585             EXT2_BLOCKS_PER_GROUP(ip->i_e2fs)) +
 586             ip->i_e2fs->e2fs->e2fs_first_dblock;
 587 }
 588
 589 /*
 590  * Implement the cylinder overflow algorithm.
 591  *
 592  * The policy implemented by this algorithm is:
 593  *   1) allocate the block in its requested cylinder group.
 594  *   2) quadradically rehash on the cylinder group number.
 595  *   3) brute force search for a free block.
 596  */
 597 static u_long
 598 ext2_hashalloc(struct inode *ip, int cg, long pref, int size,
 599     daddr_t (*allocator) (struct inode *, int, daddr_t, int))
 600 {
 601         struct m_ext2fs *fs;
 602         ino_t result;
 603         int i, icg = cg;
 604
 605         mtx_assert(EXT2_MTX(ip->i_ump), MA_OWNED);
 606         fs = ip->i_e2fs;
 607         /*
 608          * 1: preferred cylinder group
 609          */
 610         result = (*allocator)(ip, cg, pref, size);
 611         if (result)
 612                 return (result);
 613         /*
 614          * 2: quadratic rehash
 615          */
 616         for (i = 1; i < fs->e2fs_gcount; i *= 2) {
 617                 cg += i;
 618                 if (cg >= fs->e2fs_gcount)
 619                         cg -= fs->e2fs_gcount;
 620                 result = (*allocator)(ip, cg, 0, size);
 621                 if (result)
 622                         return (result);
 623         }
 624         /*
 625          * 3: brute force search
 626          * Note that we start at i == 2, since 0 was checked initially,
 627          * and 1 is always checked in the quadratic rehash.
 628          */
 629         cg = (icg + 2) % fs->e2fs_gcount;
 630         for (i = 2; i < fs->e2fs_gcount; i++) {
 631                 result = (*allocator)(ip, cg, 0, size);
 632                 if (result)
 633                         return (result);
 634                 cg++;
 635                 if (cg == fs->e2fs_gcount)
 636                         cg = 0;
 637         }
 638         return (0);
 639 }
 640
 641 /*
 642  * Determine whether a block can be allocated.
 643  *
 644  * Check to see if a block of the appropriate size is available,
 645  * and if it is, allocate it.
 646  */
 647 static daddr_t
 648 ext2_alloccg(struct inode *ip, int cg, daddr_t bpref, int size)
 649 {
 650         struct m_ext2fs *fs;
 651         struct buf *bp;
 652         struct ext2mount *ump;
 653         daddr_t bno, runstart, runlen;
 654         int bit, loc, end, error, start;
 655         char *bbp;
 656         /* XXX ondisk32 */
 657         fs = ip->i_e2fs;
 658         ump = ip->i_ump;
 659         if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree == 0)
 660                 return (0);
 661         EXT2_UNLOCK(ump);
 662         error = bread(ip->i_devvp, fsbtodb(fs,
 663             fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_b_bitmap),
 664             (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &bp);
 665         if (error) {
 666                 brelse(bp);
 667                 EXT2_LOCK(ump);
 668                 return (0);
 669         }
 670         if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree == 0) {
 671                 /*
 672                  * Another thread allocated the last block in this
 673                  * group while we were waiting for the buffer.
 674                  */
 675                 brelse(bp);
 676                 EXT2_LOCK(ump);
 677                 return (0);
 678         }
 679         bbp = (char *)bp->b_data;
 680
 681         if (dtog(fs, bpref) != cg)
 682                 bpref = 0;
 683         if (bpref != 0) {
 684                 bpref = dtogd(fs, bpref);
 685                 /*
 686                  * if the requested block is available, use it
 687                  */
 688                 if (isclr(bbp, bpref)) {
 689                         bno = bpref;
 690                         goto gotit;
 691                 }
 692         }
 693         /*
 694          * no blocks in the requested cylinder, so take next
 695          * available one in this cylinder group.
 696          * first try to get 8 contigous blocks, then fall back to a single
 697          * block.
 698          */
 699         if (bpref)
 700                 start = dtogd(fs, bpref) / NBBY;
 701         else
 702                 start = 0;
 703         end = howmany(fs->e2fs->e2fs_fpg, NBBY) - start;
 704 retry:
 705         runlen = 0;
 706         runstart = 0;
 707         for (loc = start; loc < end; loc++) {
 708                 if (bbp[loc] == (char)0xff) {
 709                         runlen = 0;
 710                         continue;
 711                 }
 712
 713                 /* Start of a run, find the number of high clear bits. */
 714                 if (runlen == 0) {
 715                         bit = fls(bbp[loc]);
 716                         runlen = NBBY - bit;
 717                         runstart = loc * NBBY + bit;
 718                 } else if (bbp[loc] == 0) {
 719                         /* Continue a run. */
 720                         runlen += NBBY;
 721                 } else {
 722                         /*
 723                          * Finish the current run.  If it isn't long
 724                          * enough, start a new one.
 725                          */
 726                         bit = ffs(bbp[loc]) - 1;
 727                         runlen += bit;
 728                         if (runlen >= 8) {
 729                                 bno = runstart;
 730                                 goto gotit;
 731                         }
 732
 733                         /* Run was too short, start a new one. */
 734                         bit = fls(bbp[loc]);
 735                         runlen = NBBY - bit;
 736                         runstart = loc * NBBY + bit;
 737                 }
 738
 739                 /* If the current run is long enough, use it. */
 740                 if (runlen >= 8) {
 741                         bno = runstart;
 742                         goto gotit;
 743                 }
 744         }
 745         if (start != 0) {
 746                 end = start;
 747                 start = 0;
 748                 goto retry;
 749         }
 750         bno = ext2_mapsearch(fs, bbp, bpref);
 751         if (bno < 0) {
 752                 brelse(bp);
 753                 EXT2_LOCK(ump);
 754                 return (0);
 755         }
 756 gotit:
 757 #ifdef INVARIANTS
 758         if (isset(bbp, bno)) {
 759                 printf("ext2fs_alloccgblk: cg=%d bno=%jd fs=%s\n",
 760                     cg, (intmax_t)bno, fs->e2fs_fsmnt);
 761                 panic("ext2fs_alloccg: dup alloc");
 762         }
 763 #endif
 764         setbit(bbp, bno);
 765         EXT2_LOCK(ump);
 766         ext2_clusteracct(fs, bbp, cg, bno, -1);
 767         fs->e2fs->e2fs_fbcount--;
 768         fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree--;
 769         fs->e2fs_fmod = 1;
 770         EXT2_UNLOCK(ump);
 771         bdwrite(bp);
 772         return (cg * fs->e2fs->e2fs_fpg + fs->e2fs->e2fs_first_dblock + bno);
 773 }
 774
 775 /*
 776  * Determine whether a cluster can be allocated.
 777  */
 778 static daddr_t
 779 ext2_clusteralloc(struct inode *ip, int cg, daddr_t bpref, int len)
 780 {
 781         struct m_ext2fs *fs;
 782         struct ext2mount *ump;
 783         struct buf *bp;
 784         char *bbp;
 785         int bit, error, got, i, loc, run;
 786         int32_t *lp;
 787         daddr_t bno;
 788
 789         fs = ip->i_e2fs;
 790         ump = ip->i_ump;
 791
 792         if (fs->e2fs_maxcluster[cg] < len)
 793                 return (0);
 794
 795         EXT2_UNLOCK(ump);
 796         error = bread(ip->i_devvp,
 797             fsbtodb(fs, fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_b_bitmap),
 798             (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &bp);
 799         if (error)
 800                 goto fail_lock;
 801
 802         bbp = (char *)bp->b_data;
 803         EXT2_LOCK(ump);
 804         /*
 805          * Check to see if a cluster of the needed size (or bigger) is
 806          * available in this cylinder group.
 807          */
 808         lp = &fs->e2fs_clustersum[cg].cs_sum[len];
 809         for (i = len; i <= fs->e2fs_contigsumsize; i++)
 810                 if (*lp++ > 0)
 811                         break;
 812         if (i > fs->e2fs_contigsumsize) {
 813                 /*
 814                  * Update the cluster summary information to reflect
 815                  * the true maximum-sized cluster so that future cluster
 816                  * allocation requests can avoid reading the bitmap only
 817                  * to find no cluster.
 818                  */
 819                 lp = &fs->e2fs_clustersum[cg].cs_sum[len - 1];
 820                 for (i = len - 1; i > 0; i--)
 821                         if (*lp-- > 0)
 822                                 break;
 823                 fs->e2fs_maxcluster[cg] = i;
 824                 goto fail;
 825         }
 826         EXT2_UNLOCK(ump);
 827
 828         /* Search the bitmap to find a big enough cluster like in FFS. */
 829         if (dtog(fs, bpref) != cg)
 830                 bpref = 0;
 831         if (bpref != 0)
 832                 bpref = dtogd(fs, bpref);
 833         loc = bpref / NBBY;
 834         bit = 1 << (bpref % NBBY);
 835         for (run = 0, got = bpref; got < fs->e2fs->e2fs_fpg; got++) {
 836                 if ((bbp[loc] & bit) != 0)
 837                         run = 0;
 838                 else {
 839                         run++;
 840                         if (run == len)
 841                                 break;
 842                 }
 843                 if ((got & (NBBY - 1)) != (NBBY - 1))
 844                         bit <<= 1;
 845                 else {
 846                         loc++;
 847                         bit = 1;
 848                 }
 849         }
 850
 851         if (got >= fs->e2fs->e2fs_fpg)
 852                 goto fail_lock;
 853
 854         /* Allocate the cluster that we found. */
 855         for (i = 1; i < len; i++)
 856                 if (!isclr(bbp, got - run + i))
 857                         panic("ext2_clusteralloc: map mismatch");
 858
 859         bno = got - run + 1;
 860         if (bno >= fs->e2fs->e2fs_fpg)
 861                 panic("ext2_clusteralloc: allocated out of group");
 862
 863         EXT2_LOCK(ump);
 864         for (i = 0; i < len; i += fs->e2fs_fpb) {
 865                 setbit(bbp, bno + i);
 866                 ext2_clusteracct(fs, bbp, cg, bno + i, -1);
 867                 fs->e2fs->e2fs_fbcount--;
 868                 fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree--;
 869         }
 870         fs->e2fs_fmod = 1;
 871         EXT2_UNLOCK(ump);
 872
 873         bdwrite(bp);
 874         return (cg * fs->e2fs->e2fs_fpg + fs->e2fs->e2fs_first_dblock + bno);
 875
 876 fail_lock:
 877         EXT2_LOCK(ump);
 878 fail:
 879         brelse(bp);
 880         return (0);
 881 }
 882
 883 /*
 884  * Determine whether an inode can be allocated.
 885  *
 886  * Check to see if an inode is available, and if it is,
 887  * allocate it using tode in the specified cylinder group.
 888  */
 889 static daddr_t
 890 ext2_nodealloccg(struct inode *ip, int cg, daddr_t ipref, int mode)
 891 {
 892         struct m_ext2fs *fs;
 893         struct buf *bp;
 894         struct ext2mount *ump;
 895         int error, start, len;
 896         char *ibp, *loc;
 897
 898         ipref--;        /* to avoid a lot of (ipref -1) */
 899         if (ipref == -1)
 900                 ipref = 0;
 901         fs = ip->i_e2fs;
 902         ump = ip->i_ump;
 903         if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree == 0)
 904                 return (0);
 905         EXT2_UNLOCK(ump);
 906         error = bread(ip->i_devvp, fsbtodb(fs,
 907             fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_i_bitmap),
 908             (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &bp);
 909         if (error) {
 910                 brelse(bp);
 911                 EXT2_LOCK(ump);
 912                 return (0);
 913         }
 914         if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree == 0) {
 915                 /*
 916                  * Another thread allocated the last i-node in this
 917                  * group while we were waiting for the buffer.
 918                  */
 919                 brelse(bp);
 920                 EXT2_LOCK(ump);
 921                 return (0);
 922         }
 923         ibp = (char *)bp->b_data;
 924         if (ipref) {
 925                 ipref %= fs->e2fs->e2fs_ipg;
 926                 if (isclr(ibp, ipref))
 927                         goto gotit;
 928         }
 929         start = ipref / NBBY;
 930         len = howmany(fs->e2fs->e2fs_ipg - ipref, NBBY);
 931         loc = memcchr(&ibp[start], 0xff, len);
 932         if (loc == NULL) {
 933                 len = start + 1;
 934                 start = 0;
 935                 loc = memcchr(&ibp[start], 0xff, len);
 936                 if (loc == NULL) {
 937                         printf("cg = %d, ipref = %lld, fs = %s\n",
 938                             cg, (long long)ipref, fs->e2fs_fsmnt);
 939                         panic("ext2fs_nodealloccg: map corrupted");
 940                         /* NOTREACHED */
 941                 }
 942         }
 943         ipref = (loc - ibp) * NBBY + ffs(~*loc) - 1;
 944 gotit:
 945         setbit(ibp, ipref);
 946         EXT2_LOCK(ump);
 947         fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree--;
 948         fs->e2fs->e2fs_ficount--;
 949         fs->e2fs_fmod = 1;
 950         if ((mode & IFMT) == IFDIR) {
 951                 fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_ndirs++;
 952                 fs->e2fs_total_dir++;
 953         }
 954         EXT2_UNLOCK(ump);
 955         bdwrite(bp);
 956         return (cg * fs->e2fs->e2fs_ipg + ipref + 1);
 957 }
 958
 959 /*
 960  * Free a block or fragment.
 961  *
 962  */
 963 void
 964 ext2_blkfree(struct inode *ip, e4fs_daddr_t bno, long size)
 965 {
 966         struct m_ext2fs *fs;
 967         struct buf *bp;
 968         struct ext2mount *ump;
 969         int cg, error;
 970         char *bbp;
 971
 972         fs = ip->i_e2fs;
 973         ump = ip->i_ump;
 974         cg = dtog(fs, bno);
 975         if ((u_int)bno >= fs->e2fs->e2fs_bcount) {
 976                 printf("bad block %lld, ino %ju\n", (long long)bno,
 977                     (uintmax_t)ip->i_number);
 978                 ext2_fserr(fs, ip->i_uid, "bad block");
 979                 return;
 980         }
 981         error = bread(ip->i_devvp,
 982             fsbtodb(fs, fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_b_bitmap),
 983             (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &bp);
 984         if (error) {
 985                 brelse(bp);
 986                 return;
 987         }
 988         bbp = (char *)bp->b_data;
 989         bno = dtogd(fs, bno);
 990         if (isclr(bbp, bno)) {
 991                 printf("block = %lld, fs = %s\n",
 992                     (long long)bno, fs->e2fs_fsmnt);
 993                 panic("ext2_blkfree: freeing free block");
 994         }
 995         clrbit(bbp, bno);
 996         EXT2_LOCK(ump);
 997         ext2_clusteracct(fs, bbp, cg, bno, 1);
 998         fs->e2fs->e2fs_fbcount++;
 999         fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree++;
1000         fs->e2fs_fmod = 1;
1001         EXT2_UNLOCK(ump);
1002         bdwrite(bp);
1003 }
1004
1005 /*
1006  * Free an inode.
1007  *
1008  */
1009 int
1010 ext2_vfree(struct vnode *pvp, ino_t ino, int mode)
1011 {
1012         struct m_ext2fs *fs;
1013         struct inode *pip;
1014         struct buf *bp;
1015         struct ext2mount *ump;
1016         int error, cg;
1017         char *ibp;
1018
1019         pip = VTOI(pvp);
1020         fs = pip->i_e2fs;
1021         ump = pip->i_ump;
1022         if ((u_int)ino > fs->e2fs_ipg * fs->e2fs_gcount)
1023                 panic("ext2_vfree: range: devvp = %p, ino = %ju, fs = %s",
1024                     pip->i_devvp, (uintmax_t)ino, fs->e2fs_fsmnt);
1025
1026         cg = ino_to_cg(fs, ino);
1027         error = bread(pip->i_devvp,
1028             fsbtodb(fs, fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_i_bitmap),
1029             (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &bp);
1030         if (error) {
1031                 brelse(bp);
1032                 return (0);
1033         }
1034         ibp = (char *)bp->b_data;
1035         ino = (ino - 1) % fs->e2fs->e2fs_ipg;
1036         if (isclr(ibp, ino)) {
1037                 printf("ino = %llu, fs = %s\n",
1038                     (unsigned long long)ino, fs->e2fs_fsmnt);
1039                 if (fs->e2fs_ronly == 0)
1040                         panic("ext2_vfree: freeing free inode");
1041         }
1042         clrbit(ibp, ino);
1043         EXT2_LOCK(ump);
1044         fs->e2fs->e2fs_ficount++;
1045         fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree++;
1046         if ((mode & IFMT) == IFDIR) {
1047                 fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_ndirs--;
1048                 fs->e2fs_total_dir--;
1049         }
1050         fs->e2fs_fmod = 1;
1051         EXT2_UNLOCK(ump);
1052         bdwrite(bp);
1053         return (0);
1054 }
1055
1056 /*
1057  * Find a block in the specified cylinder group.
1058  *
1059  * It is a panic if a request is made to find a block if none are
1060  * available.
1061  */
1062 static daddr_t
1063 ext2_mapsearch(struct m_ext2fs *fs, char *bbp, daddr_t bpref)
1064 {
1065         char *loc;
1066         int start, len;
1067
1068         /*
1069          * find the fragment by searching through the free block
1070          * map for an appropriate bit pattern
1071          */
1072         if (bpref)
1073                 start = dtogd(fs, bpref) / NBBY;
1074         else
1075                 start = 0;
1076         len = howmany(fs->e2fs->e2fs_fpg, NBBY) - start;
1077         loc = memcchr(&bbp[start], 0xff, len);
1078         if (loc == NULL) {
1079                 len = start + 1;
1080                 start = 0;
1081                 loc = memcchr(&bbp[start], 0xff, len);
1082                 if (loc == NULL) {
1083                         printf("start = %d, len = %d, fs = %s\n",
1084                             start, len, fs->e2fs_fsmnt);
1085                         panic("ext2_mapsearch: map corrupted");
1086                         /* NOTREACHED */
1087                 }
1088         }
1089         return ((loc - bbp) * NBBY + ffs(~*loc) - 1);
1090 }
1091
1092 /*
1093  * Fserr prints the name of a filesystem with an error diagnostic.
1094  *
1095  * The form of the error message is:
1096  *      fs: error message
1097  */
1098 static void
1099 ext2_fserr(struct m_ext2fs *fs, uid_t uid, char *cp)
1100 {
1101
1102         log(LOG_ERR, "uid %u on %s: %s\n", uid, fs->e2fs_fsmnt, cp);
1103 }
1104
1105 int
1106 cg_has_sb(int i)
1107 {
1108         int a3, a5, a7;
1109
1110         if (i == 0 || i == 1)
1111                 return 1;
1112         for (a3 = 3, a5 = 5, a7 = 7;
1113             a3 <= i || a5 <= i || a7 <= i;
1114             a3 *= 3, a5 *= 5, a7 *= 7)
1115                 if (i == a3 || i == a5 || i == a7)
1116                         return 1;
1117         return 0;
1118 }