sys/ufs/ffs/ffs_alloc.c

   1 /*-
   2  * SPDX-License-Identifier: (BSD-2-Clause-FreeBSD AND BSD-3-Clause)
   3  *
   4  * Copyright (c) 2002 Networks Associates Technology, Inc.
   5  * All rights reserved.
   6  *
   7  * This software was developed for the FreeBSD Project by Marshall
   8  * Kirk McKusick and Network Associates Laboratories, the Security
   9  * Research Division of Network Associates, Inc. under DARPA/SPAWAR
  10  * contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as part of the DARPA CHATS
  11  * research program
  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  *
  22  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  23  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  24  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  25  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  26  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  27  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  28  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  29  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  30  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  31  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  32  * SUCH DAMAGE.
  33  *
  34  * Copyright (c) 1982, 1986, 1989, 1993
  35  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
  36  *
  37  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  38  * modification, are permitted provided that the following conditions
  39  * are met:
  40  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  41  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  42  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  43  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  44  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  45  * 3. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  46  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  47  *    without specific prior written permission.
  48  *
  49  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  50  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  51  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  52  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  53  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  54  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  55  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  56  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  57  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  58  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  59  * SUCH DAMAGE.
  60  *
  61  *      @(#)ffs_alloc.c 8.18 (Berkeley) 5/26/95
  62  */
  63
  64 #include <sys/cdefs.h>
  65 __FBSDID("$FreeBSD$");
  66
  67 #include "opt_quota.h"
  68
  69 #include <sys/param.h>
  70 #include <sys/capsicum.h>
  71 #include <sys/systm.h>
  72 #include <sys/bio.h>
  73 #include <sys/buf.h>
  74 #include <sys/conf.h>
  75 #include <sys/fcntl.h>
  76 #include <sys/file.h>
  77 #include <sys/filedesc.h>
  78 #include <sys/priv.h>
  79 #include <sys/proc.h>
  80 #include <sys/vnode.h>
  81 #include <sys/mount.h>
  82 #include <sys/kernel.h>
  83 #include <sys/syscallsubr.h>
  84 #include <sys/sysctl.h>
  85 #include <sys/syslog.h>
  86 #include <sys/taskqueue.h>
  87
  88 #include <security/audit/audit.h>
  89
  90 #include <geom/geom.h>
  91 #include <geom/geom_vfs.h>
  92
  93 #include <ufs/ufs/dir.h>
  94 #include <ufs/ufs/extattr.h>
  95 #include <ufs/ufs/quota.h>
  96 #include <ufs/ufs/inode.h>
  97 #include <ufs/ufs/ufs_extern.h>
  98 #include <ufs/ufs/ufsmount.h>
  99
 100 #include <ufs/ffs/fs.h>
 101 #include <ufs/ffs/ffs_extern.h>
 102 #include <ufs/ffs/softdep.h>
 103
 104 typedef ufs2_daddr_t allocfcn_t(struct inode *ip, u_int cg, ufs2_daddr_t bpref,
 105                                   int size, int rsize);
 106
 107 static ufs2_daddr_t ffs_alloccg(struct inode *, u_int, ufs2_daddr_t, int, int);
 108 static ufs2_daddr_t
 109               ffs_alloccgblk(struct inode *, struct buf *, ufs2_daddr_t, int);
 110 static void     ffs_blkfree_cg(struct ufsmount *, struct fs *,
 111                     struct vnode *, ufs2_daddr_t, long, ino_t,
 112                     struct workhead *);
 113 #ifdef INVARIANTS
 114 static int      ffs_checkblk(struct inode *, ufs2_daddr_t, long);
 115 #endif
 116 static ufs2_daddr_t ffs_clusteralloc(struct inode *, u_int, ufs2_daddr_t, int);
 117 static ino_t    ffs_dirpref(struct inode *);
 118 static ufs2_daddr_t ffs_fragextend(struct inode *, u_int, ufs2_daddr_t,
 119                     int, int);
 120 static ufs2_daddr_t     ffs_hashalloc
 121                 (struct inode *, u_int, ufs2_daddr_t, int, int, allocfcn_t *);
 122 static ufs2_daddr_t ffs_nodealloccg(struct inode *, u_int, ufs2_daddr_t, int,
 123                     int);
 124 static ufs1_daddr_t ffs_mapsearch(struct fs *, struct cg *, ufs2_daddr_t, int);
 125 static int      ffs_reallocblks_ufs1(struct vop_reallocblks_args *);
 126 static int      ffs_reallocblks_ufs2(struct vop_reallocblks_args *);
 127 static void     ffs_ckhash_cg(struct buf *);
 128
 129 /*
 130  * Allocate a block in the filesystem.
 131  *
 132  * The size of the requested block is given, which must be some
 133  * multiple of fs_fsize and <= fs_bsize.
 134  * A preference may be optionally specified. If a preference is given
 135  * the following hierarchy is used to allocate a block:
 136  *   1) allocate the requested block.
 137  *   2) allocate a rotationally optimal block in the same cylinder.
 138  *   3) allocate a block in the same cylinder group.
 139  *   4) quadradically rehash into other cylinder groups, until an
 140  *      available block is located.
 141  * If no block preference is given the following hierarchy is used
 142  * to allocate a block:
 143  *   1) allocate a block in the cylinder group that contains the
 144  *      inode for the file.
 145  *   2) quadradically rehash into other cylinder groups, until an
 146  *      available block is located.
 147  */
 148 int
 149 ffs_alloc(ip, lbn, bpref, size, flags, cred, bnp)
 150         struct inode *ip;
 151         ufs2_daddr_t lbn, bpref;
 152         int size, flags;
 153         struct ucred *cred;
 154         ufs2_daddr_t *bnp;
 155 {
 156         struct fs *fs;
 157         struct ufsmount *ump;
 158         ufs2_daddr_t bno;
 159         u_int cg, reclaimed;
 160         static struct timeval lastfail;
 161         static int curfail;
 162         int64_t delta;
 163 #ifdef QUOTA
 164         int error;
 165 #endif
 166
 167         *bnp = 0;
 168         ump = ITOUMP(ip);
 169         fs = ump->um_fs;
 170         mtx_assert(UFS_MTX(ump), MA_OWNED);
 171 #ifdef INVARIANTS
 172         if ((u_int)size > fs->fs_bsize || fragoff(fs, size) != 0) {
 173                 printf("dev = %s, bsize = %ld, size = %d, fs = %s\n",
 174                     devtoname(ump->um_dev), (long)fs->fs_bsize, size,
 175                     fs->fs_fsmnt);
 176                 panic("ffs_alloc: bad size");
 177         }
 178         if (cred == NOCRED)
 179                 panic("ffs_alloc: missing credential");
 180 #endif /* INVARIANTS */
 181         reclaimed = 0;
 182 retry:
 183 #ifdef QUOTA
 184         UFS_UNLOCK(ump);
 185         error = chkdq(ip, btodb(size), cred, 0);
 186         if (error)
 187                 return (error);
 188         UFS_LOCK(ump);
 189 #endif
 190         if (size == fs->fs_bsize && fs->fs_cstotal.cs_nbfree == 0)
 191                 goto nospace;
 192         if (priv_check_cred(cred, PRIV_VFS_BLOCKRESERVE, 0) &&
 193             freespace(fs, fs->fs_minfree) - numfrags(fs, size) < 0)
 194                 goto nospace;
 195         if (bpref >= fs->fs_size)
 196                 bpref = 0;
 197         if (bpref == 0)
 198                 cg = ino_to_cg(fs, ip->i_number);
 199         else
 200                 cg = dtog(fs, bpref);
 201         bno = ffs_hashalloc(ip, cg, bpref, size, size, ffs_alloccg);
 202         if (bno > 0) {
 203                 delta = btodb(size);
 204                 DIP_SET(ip, i_blocks, DIP(ip, i_blocks) + delta);
 205                 if (flags & IO_EXT)
 206                         ip->i_flag |= IN_CHANGE;
 207                 else
 208                         ip->i_flag |= IN_CHANGE | IN_UPDATE;
 209                 *bnp = bno;
 210                 return (0);
 211         }
 212 nospace:
 213 #ifdef QUOTA
 214         UFS_UNLOCK(ump);
 215         /*
 216          * Restore user's disk quota because allocation failed.
 217          */
 218         (void) chkdq(ip, -btodb(size), cred, FORCE);
 219         UFS_LOCK(ump);
 220 #endif
 221         if (reclaimed == 0 && (flags & IO_BUFLOCKED) == 0) {
 222                 reclaimed = 1;
 223                 softdep_request_cleanup(fs, ITOV(ip), cred, FLUSH_BLOCKS_WAIT);
 224                 goto retry;
 225         }
 226         UFS_UNLOCK(ump);
 227         if (reclaimed > 0 && ppsratecheck(&lastfail, &curfail, 1)) {
 228                 ffs_fserr(fs, ip->i_number, "filesystem full");
 229                 uprintf("\n%s: write failed, filesystem is full\n",
 230                     fs->fs_fsmnt);
 231         }
 232         return (ENOSPC);
 233 }
 234
 235 /*
 236  * Reallocate a fragment to a bigger size
 237  *
 238  * The number and size of the old block is given, and a preference
 239  * and new size is also specified. The allocator attempts to extend
 240  * the original block. Failing that, the regular block allocator is
 241  * invoked to get an appropriate block.
 242  */
 243 int
 244 ffs_realloccg(ip, lbprev, bprev, bpref, osize, nsize, flags, cred, bpp)
 245         struct inode *ip;
 246         ufs2_daddr_t lbprev;
 247         ufs2_daddr_t bprev;
 248         ufs2_daddr_t bpref;
 249         int osize, nsize, flags;
 250         struct ucred *cred;
 251         struct buf **bpp;
 252 {
 253         struct vnode *vp;
 254         struct fs *fs;
 255         struct buf *bp;
 256         struct ufsmount *ump;
 257         u_int cg, request, reclaimed;
 258         int error, gbflags;
 259         ufs2_daddr_t bno;
 260         static struct timeval lastfail;
 261         static int curfail;
 262         int64_t delta;
 263
 264         vp = ITOV(ip);
 265         ump = ITOUMP(ip);
 266         fs = ump->um_fs;
 267         bp = NULL;
 268         gbflags = (flags & BA_UNMAPPED) != 0 ? GB_UNMAPPED : 0;
 269
 270         mtx_assert(UFS_MTX(ump), MA_OWNED);
 271 #ifdef INVARIANTS
 272         if (vp->v_mount->mnt_kern_flag & MNTK_SUSPENDED)
 273                 panic("ffs_realloccg: allocation on suspended filesystem");
 274         if ((u_int)osize > fs->fs_bsize || fragoff(fs, osize) != 0 ||
 275             (u_int)nsize > fs->fs_bsize || fragoff(fs, nsize) != 0) {
 276                 printf(
 277                 "dev = %s, bsize = %ld, osize = %d, nsize = %d, fs = %s\n",
 278                     devtoname(ump->um_dev), (long)fs->fs_bsize, osize,
 279                     nsize, fs->fs_fsmnt);
 280                 panic("ffs_realloccg: bad size");
 281         }
 282         if (cred == NOCRED)
 283                 panic("ffs_realloccg: missing credential");
 284 #endif /* INVARIANTS */
 285         reclaimed = 0;
 286 retry:
 287         if (priv_check_cred(cred, PRIV_VFS_BLOCKRESERVE, 0) &&
 288             freespace(fs, fs->fs_minfree) -  numfrags(fs, nsize - osize) < 0) {
 289                 goto nospace;
 290         }
 291         if (bprev == 0) {
 292                 printf("dev = %s, bsize = %ld, bprev = %jd, fs = %s\n",
 293                     devtoname(ump->um_dev), (long)fs->fs_bsize, (intmax_t)bprev,
 294                     fs->fs_fsmnt);
 295                 panic("ffs_realloccg: bad bprev");
 296         }
 297         UFS_UNLOCK(ump);
 298         /*
 299          * Allocate the extra space in the buffer.
 300          */
 301         error = bread_gb(vp, lbprev, osize, NOCRED, gbflags, &bp);
 302         if (error) {
 303                 brelse(bp);
 304                 return (error);
 305         }
 306
 307         if (bp->b_blkno == bp->b_lblkno) {
 308                 if (lbprev >= UFS_NDADDR)
 309                         panic("ffs_realloccg: lbprev out of range");
 310                 bp->b_blkno = fsbtodb(fs, bprev);
 311         }
 312
 313 #ifdef QUOTA
 314         error = chkdq(ip, btodb(nsize - osize), cred, 0);
 315         if (error) {
 316                 brelse(bp);
 317                 return (error);
 318         }
 319 #endif
 320         /*
 321          * Check for extension in the existing location.
 322          */
 323         *bpp = NULL;
 324         cg = dtog(fs, bprev);
 325         UFS_LOCK(ump);
 326         bno = ffs_fragextend(ip, cg, bprev, osize, nsize);
 327         if (bno) {
 328                 if (bp->b_blkno != fsbtodb(fs, bno))
 329                         panic("ffs_realloccg: bad blockno");
 330                 delta = btodb(nsize - osize);
 331                 DIP_SET(ip, i_blocks, DIP(ip, i_blocks) + delta);
 332                 if (flags & IO_EXT)
 333                         ip->i_flag |= IN_CHANGE;
 334                 else
 335                         ip->i_flag |= IN_CHANGE | IN_UPDATE;
 336                 allocbuf(bp, nsize);
 337                 bp->b_flags |= B_DONE;
 338                 vfs_bio_bzero_buf(bp, osize, nsize - osize);
 339                 if ((bp->b_flags & (B_MALLOC | B_VMIO)) == B_VMIO)
 340                         vfs_bio_set_valid(bp, osize, nsize - osize);
 341                 *bpp = bp;
 342                 return (0);
 343         }
 344         /*
 345          * Allocate a new disk location.
 346          */
 347         if (bpref >= fs->fs_size)
 348                 bpref = 0;
 349         switch ((int)fs->fs_optim) {
 350         case FS_OPTSPACE:
 351                 /*
 352                  * Allocate an exact sized fragment. Although this makes
 353                  * best use of space, we will waste time relocating it if
 354                  * the file continues to grow. If the fragmentation is
 355                  * less than half of the minimum free reserve, we choose
 356                  * to begin optimizing for time.
 357                  */
 358                 request = nsize;
 359                 if (fs->fs_minfree <= 5 ||
 360                     fs->fs_cstotal.cs_nffree >
 361                     (off_t)fs->fs_dsize * fs->fs_minfree / (2 * 100))
 362                         break;
 363                 log(LOG_NOTICE, "%s: optimization changed from SPACE to TIME\n",
 364                         fs->fs_fsmnt);
 365                 fs->fs_optim = FS_OPTTIME;
 366                 break;
 367         case FS_OPTTIME:
 368                 /*
 369                  * At this point we have discovered a file that is trying to
 370                  * grow a small fragment to a larger fragment. To save time,
 371                  * we allocate a full sized block, then free the unused portion.
 372                  * If the file continues to grow, the `ffs_fragextend' call
 373                  * above will be able to grow it in place without further
 374                  * copying. If aberrant programs cause disk fragmentation to
 375                  * grow within 2% of the free reserve, we choose to begin
 376                  * optimizing for space.
 377                  */
 378                 request = fs->fs_bsize;
 379                 if (fs->fs_cstotal.cs_nffree <
 380                     (off_t)fs->fs_dsize * (fs->fs_minfree - 2) / 100)
 381                         break;
 382                 log(LOG_NOTICE, "%s: optimization changed from TIME to SPACE\n",
 383                         fs->fs_fsmnt);
 384                 fs->fs_optim = FS_OPTSPACE;
 385                 break;
 386         default:
 387                 printf("dev = %s, optim = %ld, fs = %s\n",
 388                     devtoname(ump->um_dev), (long)fs->fs_optim, fs->fs_fsmnt);
 389                 panic("ffs_realloccg: bad optim");
 390                 /* NOTREACHED */
 391         }
 392         bno = ffs_hashalloc(ip, cg, bpref, request, nsize, ffs_alloccg);
 393         if (bno > 0) {
 394                 bp->b_blkno = fsbtodb(fs, bno);
 395                 if (!DOINGSOFTDEP(vp))
 396                         /*
 397                          * The usual case is that a smaller fragment that
 398                          * was just allocated has been replaced with a bigger
 399                          * fragment or a full-size block. If it is marked as
 400                          * B_DELWRI, the current contents have not been written
 401                          * to disk. It is possible that the block was written
 402                          * earlier, but very uncommon. If the block has never
 403                          * been written, there is no need to send a BIO_DELETE
 404                          * for it when it is freed. The gain from avoiding the
 405                          * TRIMs for the common case of unwritten blocks far
 406                          * exceeds the cost of the write amplification for the
 407                          * uncommon case of failing to send a TRIM for a block
 408                          * that had been written.
 409                          */
 410                         ffs_blkfree(ump, fs, ump->um_devvp, bprev, (long)osize,
 411                             ip->i_number, vp->v_type, NULL,
 412                             (bp->b_flags & B_DELWRI) != 0 ? NOTRIM : SINGLETON);
 413                 delta = btodb(nsize - osize);
 414                 DIP_SET(ip, i_blocks, DIP(ip, i_blocks) + delta);
 415                 if (flags & IO_EXT)
 416                         ip->i_flag |= IN_CHANGE;
 417                 else
 418                         ip->i_flag |= IN_CHANGE | IN_UPDATE;
 419                 allocbuf(bp, nsize);
 420                 bp->b_flags |= B_DONE;
 421                 vfs_bio_bzero_buf(bp, osize, nsize - osize);
 422                 if ((bp->b_flags & (B_MALLOC | B_VMIO)) == B_VMIO)
 423                         vfs_bio_set_valid(bp, osize, nsize - osize);
 424                 *bpp = bp;
 425                 return (0);
 426         }
 427 #ifdef QUOTA
 428         UFS_UNLOCK(ump);
 429         /*
 430          * Restore user's disk quota because allocation failed.
 431          */
 432         (void) chkdq(ip, -btodb(nsize - osize), cred, FORCE);
 433         UFS_LOCK(ump);
 434 #endif
 435 nospace:
 436         /*
 437          * no space available
 438          */
 439         if (reclaimed == 0 && (flags & IO_BUFLOCKED) == 0) {
 440                 reclaimed = 1;
 441                 UFS_UNLOCK(ump);
 442                 if (bp) {
 443                         brelse(bp);
 444                         bp = NULL;
 445                 }
 446                 UFS_LOCK(ump);
 447                 softdep_request_cleanup(fs, vp, cred, FLUSH_BLOCKS_WAIT);
 448                 goto retry;
 449         }
 450         UFS_UNLOCK(ump);
 451         if (bp)
 452                 brelse(bp);
 453         if (reclaimed > 0 && ppsratecheck(&lastfail, &curfail, 1)) {
 454                 ffs_fserr(fs, ip->i_number, "filesystem full");
 455                 uprintf("\n%s: write failed, filesystem is full\n",
 456                     fs->fs_fsmnt);
 457         }
 458         return (ENOSPC);
 459 }
 460
 461 /*
 462  * Reallocate a sequence of blocks into a contiguous sequence of blocks.
 463  *
 464  * The vnode and an array of buffer pointers for a range of sequential
 465  * logical blocks to be made contiguous is given. The allocator attempts
 466  * to find a range of sequential blocks starting as close as possible
 467  * from the end of the allocation for the logical block immediately
 468  * preceding the current range. If successful, the physical block numbers
 469  * in the buffer pointers and in the inode are changed to reflect the new
 470  * allocation. If unsuccessful, the allocation is left unchanged. The
 471  * success in doing the reallocation is returned. Note that the error
 472  * return is not reflected back to the user. Rather the previous block
 473  * allocation will be used.
 474  */
 475
 476 SYSCTL_NODE(_vfs, OID_AUTO, ffs, CTLFLAG_RW, 0, "FFS filesystem");
 477
 478 static int doasyncfree = 1;
 479 SYSCTL_INT(_vfs_ffs, OID_AUTO, doasyncfree, CTLFLAG_RW, &doasyncfree, 0,
 480 "do not force synchronous writes when blocks are reallocated");
 481
 482 static int doreallocblks = 1;
 483 SYSCTL_INT(_vfs_ffs, OID_AUTO, doreallocblks, CTLFLAG_RW, &doreallocblks, 0,
 484 "enable block reallocation");
 485
 486 static int maxclustersearch = 10;
 487 SYSCTL_INT(_vfs_ffs, OID_AUTO, maxclustersearch, CTLFLAG_RW, &maxclustersearch,
 488 0, "max number of cylinder group to search for contigous blocks");
 489
 490 #ifdef DEBUG
 491 static volatile int prtrealloc = 0;
 492 #endif
 493
 494 int
 495 ffs_reallocblks(ap)
 496         struct vop_reallocblks_args /* {
 497                 struct vnode *a_vp;
 498                 struct cluster_save *a_buflist;
 499         } */ *ap;
 500 {
 501         struct ufsmount *ump;
 502
 503         /*
 504          * If the underlying device can do deletes, then skip reallocating
 505          * the blocks of this file into contiguous sequences. Devices that
 506          * benefit from BIO_DELETE also benefit from not moving the data.
 507          * These devices are flash and therefore work less well with this
 508          * optimization. Also skip if reallocblks has been disabled globally.
 509          */
 510         ump = ap->a_vp->v_mount->mnt_data;
 511         if (((ump->um_flags) & UM_CANDELETE) != 0 || doreallocblks == 0)
 512                 return (ENOSPC);
 513
 514         /*
 515          * We can't wait in softdep prealloc as it may fsync and recurse
 516          * here.  Instead we simply fail to reallocate blocks if this
 517          * rare condition arises.
 518          */
 519         if (DOINGSOFTDEP(ap->a_vp))
 520                 if (softdep_prealloc(ap->a_vp, MNT_NOWAIT) != 0)
 521                         return (ENOSPC);
 522         if (ump->um_fstype == UFS1)
 523                 return (ffs_reallocblks_ufs1(ap));
 524         return (ffs_reallocblks_ufs2(ap));
 525 }
 526
 527 static int
 528 ffs_reallocblks_ufs1(ap)
 529         struct vop_reallocblks_args /* {
 530                 struct vnode *a_vp;
 531                 struct cluster_save *a_buflist;
 532         } */ *ap;
 533 {
 534         struct fs *fs;
 535         struct inode *ip;
 536         struct vnode *vp;
 537         struct buf *sbp, *ebp, *bp;
 538         ufs1_daddr_t *bap, *sbap, *ebap;
 539         struct cluster_save *buflist;
 540         struct ufsmount *ump;
 541         ufs_lbn_t start_lbn, end_lbn;
 542         ufs1_daddr_t soff, newblk, blkno;
 543         ufs2_daddr_t pref;
 544         struct indir start_ap[UFS_NIADDR + 1], end_ap[UFS_NIADDR + 1], *idp;
 545         int i, cg, len, start_lvl, end_lvl, ssize;
 546
 547         vp = ap->a_vp;
 548         ip = VTOI(vp);
 549         ump = ITOUMP(ip);
 550         fs = ump->um_fs;
 551         /*
 552          * If we are not tracking block clusters or if we have less than 4%
 553          * free blocks left, then do not attempt to cluster. Running with
 554          * less than 5% free block reserve is not recommended and those that
 555          * choose to do so do not expect to have good file layout.
 556          */
 557         if (fs->fs_contigsumsize <= 0 || freespace(fs, 4) < 0)
 558                 return (ENOSPC);
 559         buflist = ap->a_buflist;
 560         len = buflist->bs_nchildren;
 561         start_lbn = buflist->bs_children[0]->b_lblkno;
 562         end_lbn = start_lbn + len - 1;
 563 #ifdef INVARIANTS
 564         for (i = 0; i < len; i++)
 565                 if (!ffs_checkblk(ip,
 566                    dbtofsb(fs, buflist->bs_children[i]->b_blkno), fs->fs_bsize))
 567                         panic("ffs_reallocblks: unallocated block 1");
 568         for (i = 1; i < len; i++)
 569                 if (buflist->bs_children[i]->b_lblkno != start_lbn + i)
 570                         panic("ffs_reallocblks: non-logical cluster");
 571         blkno = buflist->bs_children[0]->b_blkno;
 572         ssize = fsbtodb(fs, fs->fs_frag);
 573         for (i = 1; i < len - 1; i++)
 574                 if (buflist->bs_children[i]->b_blkno != blkno + (i * ssize))
 575                         panic("ffs_reallocblks: non-physical cluster %d", i);
 576 #endif
 577         /*
 578          * If the cluster crosses the boundary for the first indirect
 579          * block, leave space for the indirect block. Indirect blocks
 580          * are initially laid out in a position after the last direct
 581          * block. Block reallocation would usually destroy locality by
 582          * moving the indirect block out of the way to make room for
 583          * data blocks if we didn't compensate here. We should also do
 584          * this for other indirect block boundaries, but it is only
 585          * important for the first one.
 586          */
 587         if (start_lbn < UFS_NDADDR && end_lbn >= UFS_NDADDR)
 588                 return (ENOSPC);
 589         /*
 590          * If the latest allocation is in a new cylinder group, assume that
 591          * the filesystem has decided to move and do not force it back to
 592          * the previous cylinder group.
 593          */
 594         if (dtog(fs, dbtofsb(fs, buflist->bs_children[0]->b_blkno)) !=
 595             dtog(fs, dbtofsb(fs, buflist->bs_children[len - 1]->b_blkno)))
 596                 return (ENOSPC);
 597         if (ufs_getlbns(vp, start_lbn, start_ap, &start_lvl) ||
 598             ufs_getlbns(vp, end_lbn, end_ap, &end_lvl))
 599                 return (ENOSPC);
 600         /*
 601          * Get the starting offset and block map for the first block.
 602          */
 603         if (start_lvl == 0) {
 604                 sbap = &ip->i_din1->di_db[0];
 605                 soff = start_lbn;
 606         } else {
 607                 idp = &start_ap[start_lvl - 1];
 608                 if (bread(vp, idp->in_lbn, (int)fs->fs_bsize, NOCRED, &sbp)) {
 609                         brelse(sbp);
 610                         return (ENOSPC);
 611                 }
 612                 sbap = (ufs1_daddr_t *)sbp->b_data;
 613                 soff = idp->in_off;
 614         }
 615         /*
 616          * If the block range spans two block maps, get the second map.
 617          */
 618         ebap = NULL;
 619         if (end_lvl == 0 || (idp = &end_ap[end_lvl - 1])->in_off + 1 >= len) {
 620                 ssize = len;
 621         } else {
 622 #ifdef INVARIANTS
 623                 if (start_lvl > 0 &&
 624                     start_ap[start_lvl - 1].in_lbn == idp->in_lbn)
 625                         panic("ffs_reallocblk: start == end");
 626 #endif
 627                 ssize = len - (idp->in_off + 1);
 628                 if (bread(vp, idp->in_lbn, (int)fs->fs_bsize, NOCRED, &ebp))
 629                         goto fail;
 630                 ebap = (ufs1_daddr_t *)ebp->b_data;
 631         }
 632         /*
 633          * Find the preferred location for the cluster. If we have not
 634          * previously failed at this endeavor, then follow our standard
 635          * preference calculation. If we have failed at it, then pick up
 636          * where we last ended our search.
 637          */
 638         UFS_LOCK(ump);
 639         if (ip->i_nextclustercg == -1)
 640                 pref = ffs_blkpref_ufs1(ip, start_lbn, soff, sbap);
 641         else
 642                 pref = cgdata(fs, ip->i_nextclustercg);
 643         /*
 644          * Search the block map looking for an allocation of the desired size.
 645          * To avoid wasting too much time, we limit the number of cylinder
 646          * groups that we will search.
 647          */
 648         cg = dtog(fs, pref);
 649         for (i = min(maxclustersearch, fs->fs_ncg); i > 0; i--) {
 650                 if ((newblk = ffs_clusteralloc(ip, cg, pref, len)) != 0)
 651                         break;
 652                 cg += 1;
 653                 if (cg >= fs->fs_ncg)
 654                         cg = 0;
 655         }
 656         /*
 657          * If we have failed in our search, record where we gave up for
 658          * next time. Otherwise, fall back to our usual search citerion.
 659          */
 660         if (newblk == 0) {
 661                 ip->i_nextclustercg = cg;
 662                 UFS_UNLOCK(ump);
 663                 goto fail;
 664         }
 665         ip->i_nextclustercg = -1;
 666         /*
 667          * We have found a new contiguous block.
 668          *
 669          * First we have to replace the old block pointers with the new
 670          * block pointers in the inode and indirect blocks associated
 671          * with the file.
 672          */
 673 #ifdef DEBUG
 674         if (prtrealloc)
 675                 printf("realloc: ino %ju, lbns %jd-%jd\n\told:",
 676                     (uintmax_t)ip->i_number,
 677                     (intmax_t)start_lbn, (intmax_t)end_lbn);
 678 #endif
 679         blkno = newblk;
 680         for (bap = &sbap[soff], i = 0; i < len; i++, blkno += fs->fs_frag) {
 681                 if (i == ssize) {
 682                         bap = ebap;
 683                         soff = -i;
 684                 }
 685 #ifdef INVARIANTS
 686                 if (!ffs_checkblk(ip,
 687                    dbtofsb(fs, buflist->bs_children[i]->b_blkno), fs->fs_bsize))
 688                         panic("ffs_reallocblks: unallocated block 2");
 689                 if (dbtofsb(fs, buflist->bs_children[i]->b_blkno) != *bap)
 690                         panic("ffs_reallocblks: alloc mismatch");
 691 #endif
 692 #ifdef DEBUG
 693                 if (prtrealloc)
 694                         printf(" %d,", *bap);
 695 #endif
 696                 if (DOINGSOFTDEP(vp)) {
 697                         if (sbap == &ip->i_din1->di_db[0] && i < ssize)
 698                                 softdep_setup_allocdirect(ip, start_lbn + i,
 699                                     blkno, *bap, fs->fs_bsize, fs->fs_bsize,
 700                                     buflist->bs_children[i]);
 701                         else
 702                                 softdep_setup_allocindir_page(ip, start_lbn + i,
 703                                     i < ssize ? sbp : ebp, soff + i, blkno,
 704                                     *bap, buflist->bs_children[i]);
 705                 }
 706                 *bap++ = blkno;
 707         }
 708         /*
 709          * Next we must write out the modified inode and indirect blocks.
 710          * For strict correctness, the writes should be synchronous since
 711          * the old block values may have been written to disk. In practise
 712          * they are almost never written, but if we are concerned about
 713          * strict correctness, the `doasyncfree' flag should be set to zero.
 714          *
 715          * The test on `doasyncfree' should be changed to test a flag
 716          * that shows whether the associated buffers and inodes have
 717          * been written. The flag should be set when the cluster is
 718          * started and cleared whenever the buffer or inode is flushed.
 719          * We can then check below to see if it is set, and do the
 720          * synchronous write only when it has been cleared.
 721          */
 722         if (sbap != &ip->i_din1->di_db[0]) {
 723                 if (doasyncfree)
 724                         bdwrite(sbp);
 725                 else
 726                         bwrite(sbp);
 727         } else {
 728                 ip->i_flag |= IN_CHANGE | IN_UPDATE;
 729                 if (!doasyncfree)
 730                         ffs_update(vp, 1);
 731         }
 732         if (ssize < len) {
 733                 if (doasyncfree)
 734                         bdwrite(ebp);
 735                 else
 736                         bwrite(ebp);
 737         }
 738         /*
 739          * Last, free the old blocks and assign the new blocks to the buffers.
 740          */
 741 #ifdef DEBUG
 742         if (prtrealloc)
 743                 printf("\n\tnew:");
 744 #endif
 745         for (blkno = newblk, i = 0; i < len; i++, blkno += fs->fs_frag) {
 746                 bp = buflist->bs_children[i];
 747                 if (!DOINGSOFTDEP(vp))
 748                         /*
 749                          * The usual case is that a set of N-contiguous blocks
 750                          * that was just allocated has been replaced with a
 751                          * set of N+1-contiguous blocks. If they are marked as
 752                          * B_DELWRI, the current contents have not been written
 753                          * to disk. It is possible that the blocks were written
 754                          * earlier, but very uncommon. If the blocks have never
 755                          * been written, there is no need to send a BIO_DELETE
 756                          * for them when they are freed. The gain from avoiding
 757                          * the TRIMs for the common case of unwritten blocks
 758                          * far exceeds the cost of the write amplification for
 759                          * the uncommon case of failing to send a TRIM for the
 760                          * blocks that had been written.
 761                          */
 762                         ffs_blkfree(ump, fs, ump->um_devvp,
 763                             dbtofsb(fs, bp->b_blkno),
 764                             fs->fs_bsize, ip->i_number, vp->v_type, NULL,
 765                             (bp->b_flags & B_DELWRI) != 0 ? NOTRIM : SINGLETON);
 766                 bp->b_blkno = fsbtodb(fs, blkno);
 767 #ifdef INVARIANTS
 768                 if (!ffs_checkblk(ip, dbtofsb(fs, bp->b_blkno), fs->fs_bsize))
 769                         panic("ffs_reallocblks: unallocated block 3");
 770 #endif
 771 #ifdef DEBUG
 772                 if (prtrealloc)
 773                         printf(" %d,", blkno);
 774 #endif
 775         }
 776 #ifdef DEBUG
 777         if (prtrealloc) {
 778                 prtrealloc--;
 779                 printf("\n");
 780         }
 781 #endif
 782         return (0);
 783
 784 fail:
 785         if (ssize < len)
 786                 brelse(ebp);
 787         if (sbap != &ip->i_din1->di_db[0])
 788                 brelse(sbp);
 789         return (ENOSPC);
 790 }
 791
 792 static int
 793 ffs_reallocblks_ufs2(ap)
 794         struct vop_reallocblks_args /* {
 795                 struct vnode *a_vp;
 796                 struct cluster_save *a_buflist;
 797         } */ *ap;
 798 {
 799         struct fs *fs;
 800         struct inode *ip;
 801         struct vnode *vp;
 802         struct buf *sbp, *ebp, *bp;
 803         ufs2_daddr_t *bap, *sbap, *ebap;
 804         struct cluster_save *buflist;
 805         struct ufsmount *ump;
 806         ufs_lbn_t start_lbn, end_lbn;
 807         ufs2_daddr_t soff, newblk, blkno, pref;
 808         struct indir start_ap[UFS_NIADDR + 1], end_ap[UFS_NIADDR + 1], *idp;
 809         int i, cg, len, start_lvl, end_lvl, ssize;
 810
 811         vp = ap->a_vp;
 812         ip = VTOI(vp);
 813         ump = ITOUMP(ip);
 814         fs = ump->um_fs;
 815         /*
 816          * If we are not tracking block clusters or if we have less than 4%
 817          * free blocks left, then do not attempt to cluster. Running with
 818          * less than 5% free block reserve is not recommended and those that
 819          * choose to do so do not expect to have good file layout.
 820          */
 821         if (fs->fs_contigsumsize <= 0 || freespace(fs, 4) < 0)
 822                 return (ENOSPC);
 823         buflist = ap->a_buflist;
 824         len = buflist->bs_nchildren;
 825         start_lbn = buflist->bs_children[0]->b_lblkno;
 826         end_lbn = start_lbn + len - 1;
 827 #ifdef INVARIANTS
 828         for (i = 0; i < len; i++)
 829                 if (!ffs_checkblk(ip,
 830                    dbtofsb(fs, buflist->bs_children[i]->b_blkno), fs->fs_bsize))
 831                         panic("ffs_reallocblks: unallocated block 1");
 832         for (i = 1; i < len; i++)
 833                 if (buflist->bs_children[i]->b_lblkno != start_lbn + i)
 834                         panic("ffs_reallocblks: non-logical cluster");
 835         blkno = buflist->bs_children[0]->b_blkno;
 836         ssize = fsbtodb(fs, fs->fs_frag);
 837         for (i = 1; i < len - 1; i++)
 838                 if (buflist->bs_children[i]->b_blkno != blkno + (i * ssize))
 839                         panic("ffs_reallocblks: non-physical cluster %d", i);
 840 #endif
 841         /*
 842          * If the cluster crosses the boundary for the first indirect
 843          * block, do not move anything in it. Indirect blocks are
 844          * usually initially laid out in a position between the data
 845          * blocks. Block reallocation would usually destroy locality by
 846          * moving the indirect block out of the way to make room for
 847          * data blocks if we didn't compensate here. We should also do
 848          * this for other indirect block boundaries, but it is only
 849          * important for the first one.
 850          */
 851         if (start_lbn < UFS_NDADDR && end_lbn >= UFS_NDADDR)
 852                 return (ENOSPC);
 853         /*
 854          * If the latest allocation is in a new cylinder group, assume that
 855          * the filesystem has decided to move and do not force it back to
 856          * the previous cylinder group.
 857          */
 858         if (dtog(fs, dbtofsb(fs, buflist->bs_children[0]->b_blkno)) !=
 859             dtog(fs, dbtofsb(fs, buflist->bs_children[len - 1]->b_blkno)))
 860                 return (ENOSPC);
 861         if (ufs_getlbns(vp, start_lbn, start_ap, &start_lvl) ||
 862             ufs_getlbns(vp, end_lbn, end_ap, &end_lvl))
 863                 return (ENOSPC);
 864         /*
 865          * Get the starting offset and block map for the first block.
 866          */
 867         if (start_lvl == 0) {
 868                 sbap = &ip->i_din2->di_db[0];
 869                 soff = start_lbn;
 870         } else {
 871                 idp = &start_ap[start_lvl - 1];
 872                 if (bread(vp, idp->in_lbn, (int)fs->fs_bsize, NOCRED, &sbp)) {
 873                         brelse(sbp);
 874                         return (ENOSPC);
 875                 }
 876                 sbap = (ufs2_daddr_t *)sbp->b_data;
 877                 soff = idp->in_off;
 878         }
 879         /*
 880          * If the block range spans two block maps, get the second map.
 881          */
 882         ebap = NULL;
 883         if (end_lvl == 0 || (idp = &end_ap[end_lvl - 1])->in_off + 1 >= len) {
 884                 ssize = len;
 885         } else {
 886 #ifdef INVARIANTS
 887                 if (start_lvl > 0 &&
 888                     start_ap[start_lvl - 1].in_lbn == idp->in_lbn)
 889                         panic("ffs_reallocblk: start == end");
 890 #endif
 891                 ssize = len - (idp->in_off + 1);
 892                 if (bread(vp, idp->in_lbn, (int)fs->fs_bsize, NOCRED, &ebp))
 893                         goto fail;
 894                 ebap = (ufs2_daddr_t *)ebp->b_data;
 895         }
 896         /*
 897          * Find the preferred location for the cluster. If we have not
 898          * previously failed at this endeavor, then follow our standard
 899          * preference calculation. If we have failed at it, then pick up
 900          * where we last ended our search.
 901          */
 902         UFS_LOCK(ump);
 903         if (ip->i_nextclustercg == -1)
 904                 pref = ffs_blkpref_ufs2(ip, start_lbn, soff, sbap);
 905         else
 906                 pref = cgdata(fs, ip->i_nextclustercg);
 907         /*
 908          * Search the block map looking for an allocation of the desired size.
 909          * To avoid wasting too much time, we limit the number of cylinder
 910          * groups that we will search.
 911          */
 912         cg = dtog(fs, pref);
 913         for (i = min(maxclustersearch, fs->fs_ncg); i > 0; i--) {
 914                 if ((newblk = ffs_clusteralloc(ip, cg, pref, len)) != 0)
 915                         break;
 916                 cg += 1;
 917                 if (cg >= fs->fs_ncg)
 918                         cg = 0;
 919         }
 920         /*
 921          * If we have failed in our search, record where we gave up for
 922          * next time. Otherwise, fall back to our usual search citerion.
 923          */
 924         if (newblk == 0) {
 925                 ip->i_nextclustercg = cg;
 926                 UFS_UNLOCK(ump);
 927                 goto fail;
 928         }
 929         ip->i_nextclustercg = -1;
 930         /*
 931          * We have found a new contiguous block.
 932          *
 933          * First we have to replace the old block pointers with the new
 934          * block pointers in the inode and indirect blocks associated
 935          * with the file.
 936          */
 937 #ifdef DEBUG
 938         if (prtrealloc)
 939                 printf("realloc: ino %ju, lbns %jd-%jd\n\told:", (uintmax_t)ip->i_number,
 940                     (intmax_t)start_lbn, (intmax_t)end_lbn);
 941 #endif
 942         blkno = newblk;
 943         for (bap = &sbap[soff], i = 0; i < len; i++, blkno += fs->fs_frag) {
 944                 if (i == ssize) {
 945                         bap = ebap;
 946                         soff = -i;
 947                 }
 948 #ifdef INVARIANTS
 949                 if (!ffs_checkblk(ip,
 950                    dbtofsb(fs, buflist->bs_children[i]->b_blkno), fs->fs_bsize))
 951                         panic("ffs_reallocblks: unallocated block 2");
 952                 if (dbtofsb(fs, buflist->bs_children[i]->b_blkno) != *bap)
 953                         panic("ffs_reallocblks: alloc mismatch");
 954 #endif
 955 #ifdef DEBUG
 956                 if (prtrealloc)
 957                         printf(" %jd,", (intmax_t)*bap);
 958 #endif
 959                 if (DOINGSOFTDEP(vp)) {
 960                         if (sbap == &ip->i_din2->di_db[0] && i < ssize)
 961                                 softdep_setup_allocdirect(ip, start_lbn + i,
 962                                     blkno, *bap, fs->fs_bsize, fs->fs_bsize,
 963                                     buflist->bs_children[i]);
 964                         else
 965                                 softdep_setup_allocindir_page(ip, start_lbn + i,
 966                                     i < ssize ? sbp : ebp, soff + i, blkno,
 967                                     *bap, buflist->bs_children[i]);
 968                 }
 969                 *bap++ = blkno;
 970         }
 971         /*
 972          * Next we must write out the modified inode and indirect blocks.
 973          * For strict correctness, the writes should be synchronous since
 974          * the old block values may have been written to disk. In practise
 975          * they are almost never written, but if we are concerned about
 976          * strict correctness, the `doasyncfree' flag should be set to zero.
 977          *
 978          * The test on `doasyncfree' should be changed to test a flag
 979          * that shows whether the associated buffers and inodes have
 980          * been written. The flag should be set when the cluster is
 981          * started and cleared whenever the buffer or inode is flushed.
 982          * We can then check below to see if it is set, and do the
 983          * synchronous write only when it has been cleared.
 984          */
 985         if (sbap != &ip->i_din2->di_db[0]) {
 986                 if (doasyncfree)
 987                         bdwrite(sbp);
 988                 else
 989                         bwrite(sbp);
 990         } else {
 991                 ip->i_flag |= IN_CHANGE | IN_UPDATE;
 992                 if (!doasyncfree)
 993                         ffs_update(vp, 1);
 994         }
 995         if (ssize < len) {
 996                 if (doasyncfree)
 997                         bdwrite(ebp);
 998                 else
 999                         bwrite(ebp);
1000         }
1001         /*
1002          * Last, free the old blocks and assign the new blocks to the buffers.
1003          */
1004 #ifdef DEBUG
1005         if (prtrealloc)
1006                 printf("\n\tnew:");
1007 #endif
1008         for (blkno = newblk, i = 0; i < len; i++, blkno += fs->fs_frag) {
1009                 bp = buflist->bs_children[i];
1010                 if (!DOINGSOFTDEP(vp))
1011                         /*
1012                          * The usual case is that a set of N-contiguous blocks
1013                          * that was just allocated has been replaced with a
1014                          * set of N+1-contiguous blocks. If they are marked as
1015                          * B_DELWRI, the current contents have not been written
1016                          * to disk. It is possible that the blocks were written
1017                          * earlier, but very uncommon. If the blocks have never
1018                          * been written, there is no need to send a BIO_DELETE
1019                          * for them when they are freed. The gain from avoiding
1020                          * the TRIMs for the common case of unwritten blocks
1021                          * far exceeds the cost of the write amplification for
1022                          * the uncommon case of failing to send a TRIM for the
1023                          * blocks that had been written.
1024                          */
1025                         ffs_blkfree(ump, fs, ump->um_devvp,
1026                             dbtofsb(fs, bp->b_blkno),
1027                             fs->fs_bsize, ip->i_number, vp->v_type, NULL,
1028                             (bp->b_flags & B_DELWRI) != 0 ? NOTRIM : SINGLETON);
1029                 bp->b_blkno = fsbtodb(fs, blkno);
1030 #ifdef INVARIANTS
1031                 if (!ffs_checkblk(ip, dbtofsb(fs, bp->b_blkno), fs->fs_bsize))
1032                         panic("ffs_reallocblks: unallocated block 3");
1033 #endif
1034 #ifdef DEBUG
1035                 if (prtrealloc)
1036                         printf(" %jd,", (intmax_t)blkno);
1037 #endif
1038         }
1039 #ifdef DEBUG
1040         if (prtrealloc) {
1041                 prtrealloc--;
1042                 printf("\n");
1043         }
1044 #endif
1045         return (0);
1046
1047 fail:
1048         if (ssize < len)
1049                 brelse(ebp);
1050         if (sbap != &ip->i_din2->di_db[0])
1051                 brelse(sbp);
1052         return (ENOSPC);
1053 }
1054
1055 /*
1056  * Allocate an inode in the filesystem.
1057  *
1058  * If allocating a directory, use ffs_dirpref to select the inode.
1059  * If allocating in a directory, the following hierarchy is followed:
1060  *   1) allocate the preferred inode.
1061  *   2) allocate an inode in the same cylinder group.
1062  *   3) quadradically rehash into other cylinder groups, until an
1063  *      available inode is located.
1064  * If no inode preference is given the following hierarchy is used
1065  * to allocate an inode:
1066  *   1) allocate an inode in cylinder group 0.
1067  *   2) quadradically rehash into other cylinder groups, until an
1068  *      available inode is located.
1069  */
1070 int
1071 ffs_valloc(pvp, mode, cred, vpp)
1072         struct vnode *pvp;
1073         int mode;
1074         struct ucred *cred;
1075         struct vnode **vpp;
1076 {
1077         struct inode *pip;
1078         struct fs *fs;
1079         struct inode *ip;
1080         struct timespec ts;
1081         struct ufsmount *ump;
1082         ino_t ino, ipref;
1083         u_int cg;
1084         int error, error1, reclaimed;
1085         static struct timeval lastfail;
1086         static int curfail;
1087
1088         *vpp = NULL;
1089         pip = VTOI(pvp);
1090         ump = ITOUMP(pip);
1091         fs = ump->um_fs;
1092
1093         UFS_LOCK(ump);
1094         reclaimed = 0;
1095 retry:
1096         if (fs->fs_cstotal.cs_nifree == 0)
1097                 goto noinodes;
1098
1099         if ((mode & IFMT) == IFDIR)
1100                 ipref = ffs_dirpref(pip);
1101         else
1102                 ipref = pip->i_number;
1103         if (ipref >= fs->fs_ncg * fs->fs_ipg)
1104                 ipref = 0;
1105         cg = ino_to_cg(fs, ipref);
1106         /*
1107          * Track number of dirs created one after another
1108          * in a same cg without intervening by files.
1109          */
1110         if ((mode & IFMT) == IFDIR) {
1111                 if (fs->fs_contigdirs[cg] < 255)
1112                         fs->fs_contigdirs[cg]++;
1113         } else {
1114                 if (fs->fs_contigdirs[cg] > 0)
1115                         fs->fs_contigdirs[cg]--;
1116         }
1117         ino = (ino_t)ffs_hashalloc(pip, cg, ipref, mode, 0,
1118                                         (allocfcn_t *)ffs_nodealloccg);
1119         if (ino == 0)
1120                 goto noinodes;
1121         error = ffs_vget(pvp->v_mount, ino, LK_EXCLUSIVE, vpp);
1122         if (error) {
1123                 error1 = ffs_vgetf(pvp->v_mount, ino, LK_EXCLUSIVE, vpp,
1124                     FFSV_FORCEINSMQ);
1125                 ffs_vfree(pvp, ino, mode);
1126                 if (error1 == 0) {
1127                         ip = VTOI(*vpp);
1128                         if (ip->i_mode)
1129                                 goto dup_alloc;
1130                         ip->i_flag |= IN_MODIFIED;
1131                         vput(*vpp);
1132                 }
1133                 return (error);
1134         }
1135         ip = VTOI(*vpp);
1136         if (ip->i_mode) {
1137 dup_alloc:
1138                 printf("mode = 0%o, inum = %ju, fs = %s\n",
1139                     ip->i_mode, (uintmax_t)ip->i_number, fs->fs_fsmnt);
1140                 panic("ffs_valloc: dup alloc");
1141         }
1142         if (DIP(ip, i_blocks) && (fs->fs_flags & FS_UNCLEAN) == 0) {  /* XXX */
1143                 printf("free inode %s/%lu had %ld blocks\n",
1144                     fs->fs_fsmnt, (u_long)ino, (long)DIP(ip, i_blocks));
1145                 DIP_SET(ip, i_blocks, 0);
1146         }
1147         ip->i_flags = 0;
1148         DIP_SET(ip, i_flags, 0);
1149         /*
1150          * Set up a new generation number for this inode.
1151          */
1152         while (ip->i_gen == 0 || ++ip->i_gen == 0)
1153                 ip->i_gen = arc4random();
1154         DIP_SET(ip, i_gen, ip->i_gen);
1155         if (fs->fs_magic == FS_UFS2_MAGIC) {
1156                 vfs_timestamp(&ts);
1157                 ip->i_din2->di_birthtime = ts.tv_sec;
1158                 ip->i_din2->di_birthnsec = ts.tv_nsec;
1159         }
1160         ufs_prepare_reclaim(*vpp);
1161         ip->i_flag = 0;
1162         (*vpp)->v_vflag = 0;
1163         (*vpp)->v_type = VNON;
1164         if (fs->fs_magic == FS_UFS2_MAGIC) {
1165                 (*vpp)->v_op = &ffs_vnodeops2;
1166                 ip->i_flag |= IN_UFS2;
1167         } else {
1168                 (*vpp)->v_op = &ffs_vnodeops1;
1169         }
1170         return (0);
1171 noinodes:
1172         if (reclaimed == 0) {
1173                 reclaimed = 1;
1174                 softdep_request_cleanup(fs, pvp, cred, FLUSH_INODES_WAIT);
1175                 goto retry;
1176         }
1177         UFS_UNLOCK(ump);
1178         if (ppsratecheck(&lastfail, &curfail, 1)) {
1179                 ffs_fserr(fs, pip->i_number, "out of inodes");
1180                 uprintf("\n%s: create/symlink failed, no inodes free\n",
1181                     fs->fs_fsmnt);
1182         }
1183         return (ENOSPC);
1184 }
1185
1186 /*
1187  * Find a cylinder group to place a directory.
1188  *
1189  * The policy implemented by this algorithm is to allocate a
1190  * directory inode in the same cylinder group as its parent
1191  * directory, but also to reserve space for its files inodes
1192  * and data. Restrict the number of directories which may be
1193  * allocated one after another in the same cylinder group
1194  * without intervening allocation of files.
1195  *
1196  * If we allocate a first level directory then force allocation
1197  * in another cylinder group.
1198  */
1199 static ino_t
1200 ffs_dirpref(pip)
1201         struct inode *pip;
1202 {
1203         struct fs *fs;
1204         int cg, prefcg, dirsize, cgsize;
1205         u_int avgifree, avgbfree, avgndir, curdirsize;
1206         u_int minifree, minbfree, maxndir;
1207         u_int mincg, minndir;
1208         u_int maxcontigdirs;
1209
1210         mtx_assert(UFS_MTX(ITOUMP(pip)), MA_OWNED);
1211         fs = ITOFS(pip);
1212
1213         avgifree = fs->fs_cstotal.cs_nifree / fs->fs_ncg;
1214         avgbfree = fs->fs_cstotal.cs_nbfree / fs->fs_ncg;
1215         avgndir = fs->fs_cstotal.cs_ndir / fs->fs_ncg;
1216
1217         /*
1218          * Force allocation in another cg if creating a first level dir.
1219          */
1220         ASSERT_VOP_LOCKED(ITOV(pip), "ffs_dirpref");
1221         if (ITOV(pip)->v_vflag & VV_ROOT) {
1222                 prefcg = arc4random() % fs->fs_ncg;
1223                 mincg = prefcg;
1224                 minndir = fs->fs_ipg;
1225                 for (cg = prefcg; cg < fs->fs_ncg; cg++)
1226                         if (fs->fs_cs(fs, cg).cs_ndir < minndir &&
1227                             fs->fs_cs(fs, cg).cs_nifree >= avgifree &&
1228                             fs->fs_cs(fs, cg).cs_nbfree >= avgbfree) {
1229                                 mincg = cg;
1230                                 minndir = fs->fs_cs(fs, cg).cs_ndir;
1231                         }
1232                 for (cg = 0; cg < prefcg; cg++)
1233                         if (fs->fs_cs(fs, cg).cs_ndir < minndir &&
1234                             fs->fs_cs(fs, cg).cs_nifree >= avgifree &&
1235                             fs->fs_cs(fs, cg).cs_nbfree >= avgbfree) {
1236                                 mincg = cg;
1237                                 minndir = fs->fs_cs(fs, cg).cs_ndir;
1238                         }
1239                 return ((ino_t)(fs->fs_ipg * mincg));
1240         }
1241
1242         /*
1243          * Count various limits which used for
1244          * optimal allocation of a directory inode.
1245          */
1246         maxndir = min(avgndir + fs->fs_ipg / 16, fs->fs_ipg);
1247         minifree = avgifree - avgifree / 4;
1248         if (minifree < 1)
1249                 minifree = 1;
1250         minbfree = avgbfree - avgbfree / 4;
1251         if (minbfree < 1)
1252                 minbfree = 1;
1253         cgsize = fs->fs_fsize * fs->fs_fpg;
1254         dirsize = fs->fs_avgfilesize * fs->fs_avgfpdir;
1255         curdirsize = avgndir ? (cgsize - avgbfree * fs->fs_bsize) / avgndir : 0;
1256         if (dirsize < curdirsize)
1257                 dirsize = curdirsize;
1258         if (dirsize <= 0)
1259                 maxcontigdirs = 0;              /* dirsize overflowed */
1260         else
1261                 maxcontigdirs = min((avgbfree * fs->fs_bsize) / dirsize, 255);
1262         if (fs->fs_avgfpdir > 0)
1263                 maxcontigdirs = min(maxcontigdirs,
1264                                     fs->fs_ipg / fs->fs_avgfpdir);
1265         if (maxcontigdirs == 0)
1266                 maxcontigdirs = 1;
1267
1268         /*
1269          * Limit number of dirs in one cg and reserve space for
1270          * regular files, but only if we have no deficit in
1271          * inodes or space.
1272          *
1273          * We are trying to find a suitable cylinder group nearby
1274          * our preferred cylinder group to place a new directory.
1275          * We scan from our preferred cylinder group forward looking
1276          * for a cylinder group that meets our criterion. If we get
1277          * to the final cylinder group and do not find anything,
1278          * we start scanning forwards from the beginning of the
1279          * filesystem. While it might seem sensible to start scanning
1280          * backwards or even to alternate looking forward and backward,
1281          * this approach fails badly when the filesystem is nearly full.
1282          * Specifically, we first search all the areas that have no space
1283          * and finally try the one preceding that. We repeat this on
1284          * every request and in the case of the final block end up
1285          * searching the entire filesystem. By jumping to the front
1286          * of the filesystem, our future forward searches always look
1287          * in new cylinder groups so finds every possible block after
1288          * one pass over the filesystem.
1289          */
1290         prefcg = ino_to_cg(fs, pip->i_number);
1291         for (cg = prefcg; cg < fs->fs_ncg; cg++)
1292                 if (fs->fs_cs(fs, cg).cs_ndir < maxndir &&
1293                     fs->fs_cs(fs, cg).cs_nifree >= minifree &&
1294                     fs->fs_cs(fs, cg).cs_nbfree >= minbfree) {
1295                         if (fs->fs_contigdirs[cg] < maxcontigdirs)
1296                                 return ((ino_t)(fs->fs_ipg * cg));
1297                 }
1298         for (cg = 0; cg < prefcg; cg++)
1299                 if (fs->fs_cs(fs, cg).cs_ndir < maxndir &&
1300                     fs->fs_cs(fs, cg).cs_nifree >= minifree &&
1301                     fs->fs_cs(fs, cg).cs_nbfree >= minbfree) {
1302                         if (fs->fs_contigdirs[cg] < maxcontigdirs)
1303                                 return ((ino_t)(fs->fs_ipg * cg));
1304                 }
1305         /*
1306          * This is a backstop when we have deficit in space.
1307          */
1308         for (cg = prefcg; cg < fs->fs_ncg; cg++)
1309                 if (fs->fs_cs(fs, cg).cs_nifree >= avgifree)
1310                         return ((ino_t)(fs->fs_ipg * cg));
1311         for (cg = 0; cg < prefcg; cg++)
1312                 if (fs->fs_cs(fs, cg).cs_nifree >= avgifree)
1313                         break;
1314         return ((ino_t)(fs->fs_ipg * cg));
1315 }
1316
1317 /*
1318  * Select the desired position for the next block in a file.  The file is
1319  * logically divided into sections. The first section is composed of the
1320  * direct blocks and the next fs_maxbpg blocks. Each additional section
1321  * contains fs_maxbpg blocks.
1322  *
1323  * If no blocks have been allocated in the first section, the policy is to
1324  * request a block in the same cylinder group as the inode that describes
1325  * the file. The first indirect is allocated immediately following the last
1326  * direct block and the data blocks for the first indirect immediately
1327  * follow it.
1328  *
1329  * If no blocks have been allocated in any other section, the indirect
1330  * block(s) are allocated in the same cylinder group as its inode in an
1331  * area reserved immediately following the inode blocks. The policy for
1332  * the data blocks is to place them in a cylinder group with a greater than
1333  * average number of free blocks. An appropriate cylinder group is found
1334  * by using a rotor that sweeps the cylinder groups. When a new group of
1335  * blocks is needed, the sweep begins in the cylinder group following the
1336  * cylinder group from which the previous allocation was made. The sweep
1337  * continues until a cylinder group with greater than the average number
1338  * of free blocks is found. If the allocation is for the first block in an
1339  * indirect block or the previous block is a hole, then the information on
1340  * the previous allocation is unavailable; here a best guess is made based
1341  * on the logical block number being allocated.
1342  *
1343  * If a section is already partially allocated, the policy is to
1344  * allocate blocks contiguously within the section if possible.
1345  */
1346 ufs2_daddr_t
1347 ffs_blkpref_ufs1(ip, lbn, indx, bap)
1348         struct inode *ip;
1349         ufs_lbn_t lbn;
1350         int indx;
1351         ufs1_daddr_t *bap;
1352 {
1353         struct fs *fs;
1354         u_int cg, inocg;
1355         u_int avgbfree, startcg;
1356         ufs2_daddr_t pref;
1357
1358         KASSERT(indx <= 0 || bap != NULL, ("need non-NULL bap"));
1359         mtx_assert(UFS_MTX(ITOUMP(ip)), MA_OWNED);
1360         fs = ITOFS(ip);
1361         /*
1362          * Allocation of indirect blocks is indicated by passing negative
1363          * values in indx: -1 for single indirect, -2 for double indirect,
1364          * -3 for triple indirect. As noted below, we attempt to allocate
1365          * the first indirect inline with the file data. For all later
1366          * indirect blocks, the data is often allocated in other cylinder
1367          * groups. However to speed random file access and to speed up
1368          * fsck, the filesystem reserves the first fs_metaspace blocks
1369          * (typically half of fs_minfree) of the data area of each cylinder
1370          * group to hold these later indirect blocks.
1371          */
1372         inocg = ino_to_cg(fs, ip->i_number);
1373         if (indx < 0) {
1374                 /*
1375                  * Our preference for indirect blocks is the zone at the
1376                  * beginning of the inode's cylinder group data area that
1377                  * we try to reserve for indirect blocks.
1378                  */
1379                 pref = cgmeta(fs, inocg);
1380                 /*
1381                  * If we are allocating the first indirect block, try to
1382                  * place it immediately following the last direct block.
1383                  */
1384                 if (indx == -1 && lbn < UFS_NDADDR + NINDIR(fs) &&
1385                     ip->i_din1->di_db[UFS_NDADDR - 1] != 0)
1386                         pref = ip->i_din1->di_db[UFS_NDADDR - 1] + fs->fs_frag;
1387                 return (pref);
1388         }
1389         /*
1390          * If we are allocating the first data block in the first indirect
1391          * block and the indirect has been allocated in the data block area,
1392          * try to place it immediately following the indirect block.
1393          */
1394         if (lbn == UFS_NDADDR) {
1395                 pref = ip->i_din1->di_ib[0];
1396                 if (pref != 0 && pref >= cgdata(fs, inocg) &&
1397                     pref < cgbase(fs, inocg + 1))
1398                         return (pref + fs->fs_frag);
1399         }
1400         /*
1401          * If we are at the beginning of a file, or we have already allocated
1402          * the maximum number of blocks per cylinder group, or we do not
1403          * have a block allocated immediately preceding us, then we need
1404          * to decide where to start allocating new blocks.
1405          */
1406         if (indx % fs->fs_maxbpg == 0 || bap[indx - 1] == 0) {
1407                 /*
1408                  * If we are allocating a directory data block, we want
1409                  * to place it in the metadata area.
1410                  */
1411                 if ((ip->i_mode & IFMT) == IFDIR)
1412                         return (cgmeta(fs, inocg));
1413                 /*
1414                  * Until we fill all the direct and all the first indirect's
1415                  * blocks, we try to allocate in the data area of the inode's
1416                  * cylinder group.
1417                  */
1418                 if (lbn < UFS_NDADDR + NINDIR(fs))
1419                         return (cgdata(fs, inocg));
1420                 /*
1421                  * Find a cylinder with greater than average number of
1422                  * unused data blocks.
1423                  */
1424                 if (indx == 0 || bap[indx - 1] == 0)
1425                         startcg = inocg + lbn / fs->fs_maxbpg;
1426                 else
1427                         startcg = dtog(fs, bap[indx - 1]) + 1;
1428                 startcg %= fs->fs_ncg;
1429                 avgbfree = fs->fs_cstotal.cs_nbfree / fs->fs_ncg;
1430                 for (cg = startcg; cg < fs->fs_ncg; cg++)
1431                         if (fs->fs_cs(fs, cg).cs_nbfree >= avgbfree) {
1432                                 fs->fs_cgrotor = cg;
1433                                 return (cgdata(fs, cg));
1434                         }
1435                 for (cg = 0; cg <= startcg; cg++)
1436                         if (fs->fs_cs(fs, cg).cs_nbfree >= avgbfree) {
1437                                 fs->fs_cgrotor = cg;
1438                                 return (cgdata(fs, cg));
1439                         }
1440                 return (0);
1441         }
1442         /*
1443          * Otherwise, we just always try to lay things out contiguously.
1444          */
1445         return (bap[indx - 1] + fs->fs_frag);
1446 }
1447
1448 /*
1449  * Same as above, but for UFS2
1450  */
1451 ufs2_daddr_t
1452 ffs_blkpref_ufs2(ip, lbn, indx, bap)
1453         struct inode *ip;
1454         ufs_lbn_t lbn;
1455         int indx;
1456         ufs2_daddr_t *bap;
1457 {
1458         struct fs *fs;
1459         u_int cg, inocg;
1460         u_int avgbfree, startcg;
1461         ufs2_daddr_t pref;
1462
1463         KASSERT(indx <= 0 || bap != NULL, ("need non-NULL bap"));
1464         mtx_assert(UFS_MTX(ITOUMP(ip)), MA_OWNED);
1465         fs = ITOFS(ip);
1466         /*
1467          * Allocation of indirect blocks is indicated by passing negative
1468          * values in indx: -1 for single indirect, -2 for double indirect,
1469          * -3 for triple indirect. As noted below, we attempt to allocate
1470          * the first indirect inline with the file data. For all later
1471          * indirect blocks, the data is often allocated in other cylinder
1472          * groups. However to speed random file access and to speed up
1473          * fsck, the filesystem reserves the first fs_metaspace blocks
1474          * (typically half of fs_minfree) of the data area of each cylinder
1475          * group to hold these later indirect blocks.
1476          */
1477         inocg = ino_to_cg(fs, ip->i_number);
1478         if (indx < 0) {
1479                 /*
1480                  * Our preference for indirect blocks is the zone at the
1481                  * beginning of the inode's cylinder group data area that
1482                  * we try to reserve for indirect blocks.
1483                  */
1484                 pref = cgmeta(fs, inocg);
1485                 /*
1486                  * If we are allocating the first indirect block, try to
1487                  * place it immediately following the last direct block.
1488                  */
1489                 if (indx == -1 && lbn < UFS_NDADDR + NINDIR(fs) &&
1490                     ip->i_din2->di_db[UFS_NDADDR - 1] != 0)
1491                         pref = ip->i_din2->di_db[UFS_NDADDR - 1] + fs->fs_frag;
1492                 return (pref);
1493         }
1494         /*
1495          * If we are allocating the first data block in the first indirect
1496          * block and the indirect has been allocated in the data block area,
1497          * try to place it immediately following the indirect block.
1498          */
1499         if (lbn == UFS_NDADDR) {
1500                 pref = ip->i_din2->di_ib[0];
1501                 if (pref != 0 && pref >= cgdata(fs, inocg) &&
1502                     pref < cgbase(fs, inocg + 1))
1503                         return (pref + fs->fs_frag);
1504         }
1505         /*
1506          * If we are at the beginning of a file, or we have already allocated
1507          * the maximum number of blocks per cylinder group, or we do not
1508          * have a block allocated immediately preceding us, then we need
1509          * to decide where to start allocating new blocks.
1510          */
1511         if (indx % fs->fs_maxbpg == 0 || bap[indx - 1] == 0) {
1512                 /*
1513                  * If we are allocating a directory data block, we want
1514                  * to place it in the metadata area.
1515                  */
1516                 if ((ip->i_mode & IFMT) == IFDIR)
1517                         return (cgmeta(fs, inocg));
1518                 /*
1519                  * Until we fill all the direct and all the first indirect's
1520                  * blocks, we try to allocate in the data area of the inode's
1521                  * cylinder group.
1522                  */
1523                 if (lbn < UFS_NDADDR + NINDIR(fs))
1524                         return (cgdata(fs, inocg));
1525                 /*
1526                  * Find a cylinder with greater than average number of
1527                  * unused data blocks.
1528                  */
1529                 if (indx == 0 || bap[indx - 1] == 0)
1530                         startcg = inocg + lbn / fs->fs_maxbpg;
1531                 else
1532                         startcg = dtog(fs, bap[indx - 1]) + 1;
1533                 startcg %= fs->fs_ncg;
1534                 avgbfree = fs->fs_cstotal.cs_nbfree / fs->fs_ncg;
1535                 for (cg = startcg; cg < fs->fs_ncg; cg++)
1536                         if (fs->fs_cs(fs, cg).cs_nbfree >= avgbfree) {
1537                                 fs->fs_cgrotor = cg;
1538                                 return (cgdata(fs, cg));
1539                         }
1540                 for (cg = 0; cg <= startcg; cg++)
1541                         if (fs->fs_cs(fs, cg).cs_nbfree >= avgbfree) {
1542                                 fs->fs_cgrotor = cg;
1543                                 return (cgdata(fs, cg));
1544                         }
1545                 return (0);
1546         }
1547         /*
1548          * Otherwise, we just always try to lay things out contiguously.
1549          */
1550         return (bap[indx - 1] + fs->fs_frag);
1551 }
1552
1553 /*
1554  * Implement the cylinder overflow algorithm.
1555  *
1556  * The policy implemented by this algorithm is:
1557  *   1) allocate the block in its requested cylinder group.
1558  *   2) quadradically rehash on the cylinder group number.
1559  *   3) brute force search for a free block.
1560  *
1561  * Must be called with the UFS lock held.  Will release the lock on success
1562  * and return with it held on failure.
1563  */
1564 /*VARARGS5*/
1565 static ufs2_daddr_t
1566 ffs_hashalloc(ip, cg, pref, size, rsize, allocator)
1567         struct inode *ip;
1568         u_int cg;
1569         ufs2_daddr_t pref;
1570         int size;       /* Search size for data blocks, mode for inodes */
1571         int rsize;      /* Real allocated size. */
1572         allocfcn_t *allocator;
1573 {
1574         struct fs *fs;
1575         ufs2_daddr_t result;
1576         u_int i, icg = cg;
1577
1578         mtx_assert(UFS_MTX(ITOUMP(ip)), MA_OWNED);
1579 #ifdef INVARIANTS
1580         if (ITOV(ip)->v_mount->mnt_kern_flag & MNTK_SUSPENDED)
1581                 panic("ffs_hashalloc: allocation on suspended filesystem");
1582 #endif
1583         fs = ITOFS(ip);
1584         /*
1585          * 1: preferred cylinder group
1586          */
1587         result = (*allocator)(ip, cg, pref, size, rsize);
1588         if (result)
1589                 return (result);
1590         /*
1591          * 2: quadratic rehash
1592          */
1593         for (i = 1; i < fs->fs_ncg; i *= 2) {
1594                 cg += i;
1595                 if (cg >= fs->fs_ncg)
1596                         cg -= fs->fs_ncg;
1597                 result = (*allocator)(ip, cg, 0, size, rsize);
1598                 if (result)
1599                         return (result);
1600         }
1601         /*
1602          * 3: brute force search
1603          * Note that we start at i == 2, since 0 was checked initially,
1604          * and 1 is always checked in the quadratic rehash.
1605          */
1606         cg = (icg + 2) % fs->fs_ncg;
1607         for (i = 2; i < fs->fs_ncg; i++) {
1608                 result = (*allocator)(ip, cg, 0, size, rsize);
1609                 if (result)
1610                         return (result);
1611                 cg++;
1612                 if (cg == fs->fs_ncg)
1613                         cg = 0;
1614         }
1615         return (0);
1616 }
1617
1618 /*
1619  * Determine whether a fragment can be extended.
1620  *
1621  * Check to see if the necessary fragments are available, and
1622  * if they are, allocate them.
1623  */
1624 static ufs2_daddr_t
1625 ffs_fragextend(ip, cg, bprev, osize, nsize)
1626         struct inode *ip;
1627         u_int cg;
1628         ufs2_daddr_t bprev;
1629         int osize, nsize;
1630 {
1631         struct fs *fs;
1632         struct cg *cgp;
1633         struct buf *bp;
1634         struct ufsmount *ump;
1635         int nffree;
1636         long bno;
1637         int frags, bbase;
1638         int i, error;
1639         u_int8_t *blksfree;
1640
1641         ump = ITOUMP(ip);
1642         fs = ump->um_fs;
1643         if (fs->fs_cs(fs, cg).cs_nffree < numfrags(fs, nsize - osize))
1644                 return (0);
1645         frags = numfrags(fs, nsize);
1646         bbase = fragnum(fs, bprev);
1647         if (bbase > fragnum(fs, (bprev + frags - 1))) {
1648                 /* cannot extend across a block boundary */
1649                 return (0);
1650         }
1651         UFS_UNLOCK(ump);
1652         if ((error = ffs_getcg(fs, ump->um_devvp, cg, &bp, &cgp)) != 0)
1653                 goto fail;
1654         bno = dtogd(fs, bprev);
1655         blksfree = cg_blksfree(cgp);
1656         for (i = numfrags(fs, osize); i < frags; i++)
1657                 if (isclr(blksfree, bno + i))
1658                         goto fail;
1659         /*
1660          * the current fragment can be extended
1661          * deduct the count on fragment being extended into
1662          * increase the count on the remaining fragment (if any)
1663          * allocate the extended piece
1664          */
1665         for (i = frags; i < fs->fs_frag - bbase; i++)
1666                 if (isclr(blksfree, bno + i))
1667                         break;
1668         cgp->cg_frsum[i - numfrags(fs, osize)]--;
1669         if (i != frags)
1670                 cgp->cg_frsum[i - frags]++;
1671         for (i = numfrags(fs, osize), nffree = 0; i < frags; i++) {
1672                 clrbit(blksfree, bno + i);
1673                 cgp->cg_cs.cs_nffree--;
1674                 nffree++;
1675         }
1676         UFS_LOCK(ump);
1677         fs->fs_cstotal.cs_nffree -= nffree;
1678         fs->fs_cs(fs, cg).cs_nffree -= nffree;
1679         fs->fs_fmod = 1;
1680         ACTIVECLEAR(fs, cg);
1681         UFS_UNLOCK(ump);
1682         if (DOINGSOFTDEP(ITOV(ip)))
1683                 softdep_setup_blkmapdep(bp, UFSTOVFS(ump), bprev,
1684                     frags, numfrags(fs, osize));
1685         bdwrite(bp);
1686         return (bprev);
1687
1688 fail:
1689         brelse(bp);
1690         UFS_LOCK(ump);
1691         return (0);
1692
1693 }
1694
1695 /*
1696  * Determine whether a block can be allocated.
1697  *
1698  * Check to see if a block of the appropriate size is available,
1699  * and if it is, allocate it.
1700  */
1701 static ufs2_daddr_t
1702 ffs_alloccg(ip, cg, bpref, size, rsize)
1703         struct inode *ip;
1704         u_int cg;
1705         ufs2_daddr_t bpref;
1706         int size;
1707         int rsize;
1708 {
1709         struct fs *fs;
1710         struct cg *cgp;
1711         struct buf *bp;
1712         struct ufsmount *ump;
1713         ufs1_daddr_t bno;
1714         ufs2_daddr_t blkno;
1715         int i, allocsiz, error, frags;
1716         u_int8_t *blksfree;
1717
1718         ump = ITOUMP(ip);
1719         fs = ump->um_fs;
1720         if (fs->fs_cs(fs, cg).cs_nbfree == 0 && size == fs->fs_bsize)
1721                 return (0);
1722         UFS_UNLOCK(ump);
1723         if ((error = ffs_getcg(fs, ump->um_devvp, cg, &bp, &cgp)) != 0 ||
1724            (cgp->cg_cs.cs_nbfree == 0 && size == fs->fs_bsize))
1725                 goto fail;
1726         if (size == fs->fs_bsize) {
1727                 UFS_LOCK(ump);
1728                 blkno = ffs_alloccgblk(ip, bp, bpref, rsize);
1729                 ACTIVECLEAR(fs, cg);
1730                 UFS_UNLOCK(ump);
1731                 bdwrite(bp);
1732                 return (blkno);
1733         }
1734         /*
1735          * check to see if any fragments are already available
1736          * allocsiz is the size which will be allocated, hacking
1737          * it down to a smaller size if necessary
1738          */
1739         blksfree = cg_blksfree(cgp);
1740         frags = numfrags(fs, size);
1741         for (allocsiz = frags; allocsiz < fs->fs_frag; allocsiz++)
1742                 if (cgp->cg_frsum[allocsiz] != 0)
1743                         break;
1744         if (allocsiz == fs->fs_frag) {
1745                 /*
1746                  * no fragments were available, so a block will be
1747                  * allocated, and hacked up
1748                  */
1749                 if (cgp->cg_cs.cs_nbfree == 0)
1750                         goto fail;
1751                 UFS_LOCK(ump);
1752                 blkno = ffs_alloccgblk(ip, bp, bpref, rsize);
1753                 ACTIVECLEAR(fs, cg);
1754                 UFS_UNLOCK(ump);
1755                 bdwrite(bp);
1756                 return (blkno);
1757         }
1758         KASSERT(size == rsize,
1759             ("ffs_alloccg: size(%d) != rsize(%d)", size, rsize));
1760         bno = ffs_mapsearch(fs, cgp, bpref, allocsiz);
1761         if (bno < 0)
1762                 goto fail;
1763         for (i = 0; i < frags; i++)
1764                 clrbit(blksfree, bno + i);
1765         cgp->cg_cs.cs_nffree -= frags;
1766         cgp->cg_frsum[allocsiz]--;
1767         if (frags != allocsiz)
1768                 cgp->cg_frsum[allocsiz - frags]++;
1769         UFS_LOCK(ump);
1770         fs->fs_cstotal.cs_nffree -= frags;
1771         fs->fs_cs(fs, cg).cs_nffree -= frags;
1772         fs->fs_fmod = 1;
1773         blkno = cgbase(fs, cg) + bno;
1774         ACTIVECLEAR(fs, cg);
1775         UFS_UNLOCK(ump);
1776         if (DOINGSOFTDEP(ITOV(ip)))
1777                 softdep_setup_blkmapdep(bp, UFSTOVFS(ump), blkno, frags, 0);
1778         bdwrite(bp);
1779         return (blkno);
1780
1781 fail:
1782         brelse(bp);
1783         UFS_LOCK(ump);
1784         return (0);
1785 }
1786
1787 /*
1788  * Allocate a block in a cylinder group.
1789  *
1790  * This algorithm implements the following policy:
1791  *   1) allocate the requested block.
1792  *   2) allocate a rotationally optimal block in the same cylinder.
1793  *   3) allocate the next available block on the block rotor for the
1794  *      specified cylinder group.
1795  * Note that this routine only allocates fs_bsize blocks; these
1796  * blocks may be fragmented by the routine that allocates them.
1797  */
1798 static ufs2_daddr_t
1799 ffs_alloccgblk(ip, bp, bpref, size)
1800         struct inode *ip;
1801         struct buf *bp;
1802         ufs2_daddr_t bpref;
1803         int size;
1804 {
1805         struct fs *fs;
1806         struct cg *cgp;
1807         struct ufsmount *ump;
1808         ufs1_daddr_t bno;
1809         ufs2_daddr_t blkno;
1810         u_int8_t *blksfree;
1811         int i, cgbpref;
1812
1813         ump = ITOUMP(ip);
1814         fs = ump->um_fs;
1815         mtx_assert(UFS_MTX(ump), MA_OWNED);
1816         cgp = (struct cg *)bp->b_data;
1817         blksfree = cg_blksfree(cgp);
1818         if (bpref == 0) {
1819                 bpref = cgbase(fs, cgp->cg_cgx) + cgp->cg_rotor + fs->fs_frag;
1820         } else if ((cgbpref = dtog(fs, bpref)) != cgp->cg_cgx) {
1821                 /* map bpref to correct zone in this cg */
1822                 if (bpref < cgdata(fs, cgbpref))
1823                         bpref = cgmeta(fs, cgp->cg_cgx);
1824                 else
1825                         bpref = cgdata(fs, cgp->cg_cgx);
1826         }
1827         /*
1828          * if the requested block is available, use it
1829          */
1830         bno = dtogd(fs, blknum(fs, bpref));
1831         if (ffs_isblock(fs, blksfree, fragstoblks(fs, bno)))
1832                 goto gotit;
1833         /*
1834          * Take the next available block in this cylinder group.
1835          */
1836         bno = ffs_mapsearch(fs, cgp, bpref, (int)fs->fs_frag);
1837         if (bno < 0)
1838                 return (0);
1839         /* Update cg_rotor only if allocated from the data zone */
1840         if (bno >= dtogd(fs, cgdata(fs, cgp->cg_cgx)))
1841                 cgp->cg_rotor = bno;
1842 gotit:
1843         blkno = fragstoblks(fs, bno);
1844         ffs_clrblock(fs, blksfree, (long)blkno);
1845         ffs_clusteracct(fs, cgp, blkno, -1);
1846         cgp->cg_cs.cs_nbfree--;
1847         fs->fs_cstotal.cs_nbfree--;
1848         fs->fs_cs(fs, cgp->cg_cgx).cs_nbfree--;
1849         fs->fs_fmod = 1;
1850         blkno = cgbase(fs, cgp->cg_cgx) + bno;
1851         /*
1852          * If the caller didn't want the whole block free the frags here.
1853          */
1854         size = numfrags(fs, size);
1855         if (size != fs->fs_frag) {
1856                 bno = dtogd(fs, blkno);
1857                 for (i = size; i < fs->fs_frag; i++)
1858                         setbit(blksfree, bno + i);
1859                 i = fs->fs_frag - size;
1860                 cgp->cg_cs.cs_nffree += i;
1861                 fs->fs_cstotal.cs_nffree += i;
1862                 fs->fs_cs(fs, cgp->cg_cgx).cs_nffree += i;
1863                 fs->fs_fmod = 1;
1864                 cgp->cg_frsum[i]++;
1865         }
1866         /* XXX Fixme. */
1867         UFS_UNLOCK(ump);
1868         if (DOINGSOFTDEP(ITOV(ip)))
1869                 softdep_setup_blkmapdep(bp, UFSTOVFS(ump), blkno, size, 0);
1870         UFS_LOCK(ump);
1871         return (blkno);
1872 }
1873
1874 /*
1875  * Determine whether a cluster can be allocated.
1876  *
1877  * We do not currently check for optimal rotational layout if there
1878  * are multiple choices in the same cylinder group. Instead we just
1879  * take the first one that we find following bpref.
1880  */
1881 static ufs2_daddr_t
1882 ffs_clusteralloc(ip, cg, bpref, len)
1883         struct inode *ip;
1884         u_int cg;
1885         ufs2_daddr_t bpref;
1886         int len;
1887 {
1888         struct fs *fs;
1889         struct cg *cgp;
1890         struct buf *bp;
1891         struct ufsmount *ump;
1892         int i, run, bit, map, got, error;
1893         ufs2_daddr_t bno;
1894         u_char *mapp;
1895         int32_t *lp;
1896         u_int8_t *blksfree;
1897
1898         ump = ITOUMP(ip);
1899         fs = ump->um_fs;
1900         if (fs->fs_maxcluster[cg] < len)
1901                 return (0);
1902         UFS_UNLOCK(ump);
1903         if ((error = ffs_getcg(fs, ump->um_devvp, cg, &bp, &cgp)) != 0) {
1904                 UFS_LOCK(ump);
1905                 return (0);
1906         }
1907         /*
1908          * Check to see if a cluster of the needed size (or bigger) is
1909          * available in this cylinder group.
1910          */
1911         lp = &cg_clustersum(cgp)[len];
1912         for (i = len; i <= fs->fs_contigsumsize; i++)
1913                 if (*lp++ > 0)
1914                         break;
1915         if (i > fs->fs_contigsumsize) {
1916                 /*
1917                  * This is the first time looking for a cluster in this
1918                  * cylinder group. Update the cluster summary information
1919                  * to reflect the true maximum sized cluster so that
1920                  * future cluster allocation requests can avoid reading
1921                  * the cylinder group map only to find no clusters.
1922                  */
1923                 lp = &cg_clustersum(cgp)[len - 1];
1924                 for (i = len - 1; i > 0; i--)
1925                         if (*lp-- > 0)
1926                                 break;
1927                 UFS_LOCK(ump);
1928                 fs->fs_maxcluster[cg] = i;
1929                 brelse(bp);
1930                 return (0);
1931         }
1932         /*
1933          * Search the cluster map to find a big enough cluster.
1934          * We take the first one that we find, even if it is larger
1935          * than we need as we prefer to get one close to the previous
1936          * block allocation. We do not search before the current
1937          * preference point as we do not want to allocate a block
1938          * that is allocated before the previous one (as we will
1939          * then have to wait for another pass of the elevator
1940          * algorithm before it will be read). We prefer to fail and
1941          * be recalled to try an allocation in the next cylinder group.
1942          */
1943         if (dtog(fs, bpref) != cg)
1944                 bpref = cgdata(fs, cg);
1945         else
1946                 bpref = blknum(fs, bpref);
1947         bpref = fragstoblks(fs, dtogd(fs, bpref));
1948         mapp = &cg_clustersfree(cgp)[bpref / NBBY];
1949         map = *mapp++;
1950         bit = 1 << (bpref % NBBY);
1951         for (run = 0, got = bpref; got < cgp->cg_nclusterblks; got++) {
1952                 if ((map & bit) == 0) {
1953                         run = 0;
1954                 } else {
1955                         run++;
1956                         if (run == len)
1957                                 break;
1958                 }
1959                 if ((got & (NBBY - 1)) != (NBBY - 1)) {
1960                         bit <<= 1;
1961                 } else {
1962                         map = *mapp++;
1963                         bit = 1;
1964                 }
1965         }
1966         if (got >= cgp->cg_nclusterblks) {
1967                 UFS_LOCK(ump);
1968                 brelse(bp);
1969                 return (0);
1970         }
1971         /*
1972          * Allocate the cluster that we have found.
1973          */
1974         blksfree = cg_blksfree(cgp);
1975         for (i = 1; i <= len; i++)
1976                 if (!ffs_isblock(fs, blksfree, got - run + i))
1977                         panic("ffs_clusteralloc: map mismatch");
1978         bno = cgbase(fs, cg) + blkstofrags(fs, got - run + 1);
1979         if (dtog(fs, bno) != cg)
1980                 panic("ffs_clusteralloc: allocated out of group");
1981         len = blkstofrags(fs, len);
1982         UFS_LOCK(ump);
1983         for (i = 0; i < len; i += fs->fs_frag)
1984                 if (ffs_alloccgblk(ip, bp, bno + i, fs->fs_bsize) != bno + i)
1985                         panic("ffs_clusteralloc: lost block");
1986         ACTIVECLEAR(fs, cg);
1987         UFS_UNLOCK(ump);
1988         bdwrite(bp);
1989         return (bno);
1990 }
1991
1992 static inline struct buf *
1993 getinobuf(struct inode *ip, u_int cg, u_int32_t cginoblk, int gbflags)
1994 {
1995         struct fs *fs;
1996
1997         fs = ITOFS(ip);
1998         return (getblk(ITODEVVP(ip), fsbtodb(fs, ino_to_fsba(fs,
1999             cg * fs->fs_ipg + cginoblk)), (int)fs->fs_bsize, 0, 0,
2000             gbflags));
2001 }
2002
2003 /*
2004  * Synchronous inode initialization is needed only when barrier writes do not
2005  * work as advertised, and will impose a heavy cost on file creation in a newly
2006  * created filesystem.
2007  */
2008 static int doasyncinodeinit = 1;
2009 SYSCTL_INT(_vfs_ffs, OID_AUTO, doasyncinodeinit, CTLFLAG_RWTUN,
2010     &doasyncinodeinit, 0,
2011     "Perform inode block initialization using asynchronous writes");
2012
2013 /*
2014  * Determine whether an inode can be allocated.
2015  *
2016  * Check to see if an inode is available, and if it is,
2017  * allocate it using the following policy:
2018  *   1) allocate the requested inode.
2019  *   2) allocate the next available inode after the requested
2020  *      inode in the specified cylinder group.
2021  */
2022 static ufs2_daddr_t
2023 ffs_nodealloccg(ip, cg, ipref, mode, unused)
2024         struct inode *ip;
2025         u_int cg;
2026         ufs2_daddr_t ipref;
2027         int mode;
2028         int unused;
2029 {
2030         struct fs *fs;
2031         struct cg *cgp;
2032         struct buf *bp, *ibp;
2033         struct ufsmount *ump;
2034         u_int8_t *inosused, *loc;
2035         struct ufs2_dinode *dp2;
2036         int error, start, len, i;
2037         u_int32_t old_initediblk;
2038
2039         ump = ITOUMP(ip);
2040         fs = ump->um_fs;
2041 check_nifree:
2042         if (fs->fs_cs(fs, cg).cs_nifree == 0)
2043                 return (0);
2044         UFS_UNLOCK(ump);
2045         if ((error = ffs_getcg(fs, ump->um_devvp, cg, &bp, &cgp)) != 0) {
2046                 UFS_LOCK(ump);
2047                 return (0);
2048         }
2049 restart:
2050         if (cgp->cg_cs.cs_nifree == 0) {
2051                 brelse(bp);
2052                 UFS_LOCK(ump);
2053                 return (0);
2054         }
2055         inosused = cg_inosused(cgp);
2056         if (ipref) {
2057                 ipref %= fs->fs_ipg;
2058                 if (isclr(inosused, ipref))
2059                         goto gotit;
2060         }
2061         start = cgp->cg_irotor / NBBY;
2062         len = howmany(fs->fs_ipg - cgp->cg_irotor, NBBY);
2063         loc = memcchr(&inosused[start], 0xff, len);
2064         if (loc == NULL) {
2065                 len = start + 1;
2066                 start = 0;
2067                 loc = memcchr(&inosused[start], 0xff, len);
2068                 if (loc == NULL) {
2069                         printf("cg = %d, irotor = %ld, fs = %s\n",
2070                             cg, (long)cgp->cg_irotor, fs->fs_fsmnt);
2071                         panic("ffs_nodealloccg: map corrupted");
2072                         /* NOTREACHED */
2073                 }
2074         }
2075         ipref = (loc - inosused) * NBBY + ffs(~*loc) - 1;
2076 gotit:
2077         /*
2078          * Check to see if we need to initialize more inodes.
2079          */
2080         if (fs->fs_magic == FS_UFS2_MAGIC &&
2081             ipref + INOPB(fs) > cgp->cg_initediblk &&
2082             cgp->cg_initediblk < cgp->cg_niblk) {
2083                 old_initediblk = cgp->cg_initediblk;
2084
2085                 /*
2086                  * Free the cylinder group lock before writing the
2087                  * initialized inode block.  Entering the
2088                  * babarrierwrite() with the cylinder group lock
2089                  * causes lock order violation between the lock and
2090                  * snaplk.
2091                  *
2092                  * Another thread can decide to initialize the same
2093                  * inode block, but whichever thread first gets the
2094                  * cylinder group lock after writing the newly
2095                  * allocated inode block will update it and the other
2096                  * will realize that it has lost and leave the
2097                  * cylinder group unchanged.
2098                  */
2099                 ibp = getinobuf(ip, cg, old_initediblk, GB_LOCK_NOWAIT);
2100                 brelse(bp);
2101                 if (ibp == NULL) {
2102                         /*
2103                          * The inode block buffer is already owned by
2104                          * another thread, which must initialize it.
2105                          * Wait on the buffer to allow another thread
2106                          * to finish the updates, with dropped cg
2107                          * buffer lock, then retry.
2108                          */
2109                         ibp = getinobuf(ip, cg, old_initediblk, 0);
2110                         brelse(ibp);
2111                         UFS_LOCK(ump);
2112                         goto check_nifree;
2113                 }
2114                 bzero(ibp->b_data, (int)fs->fs_bsize);
2115                 dp2 = (struct ufs2_dinode *)(ibp->b_data);
2116                 for (i = 0; i < INOPB(fs); i++) {
2117                         while (dp2->di_gen == 0)
2118                                 dp2->di_gen = arc4random();
2119                         dp2++;
2120                 }
2121
2122                 /*
2123                  * Rather than adding a soft updates dependency to ensure
2124                  * that the new inode block is written before it is claimed
2125                  * by the cylinder group map, we just do a barrier write
2126                  * here. The barrier write will ensure that the inode block
2127                  * gets written before the updated cylinder group map can be
2128                  * written. The barrier write should only slow down bulk
2129                  * loading of newly created filesystems.
2130                  */
2131                 if (doasyncinodeinit)
2132                         babarrierwrite(ibp);
2133                 else
2134                         bwrite(ibp);
2135
2136                 /*
2137                  * After the inode block is written, try to update the
2138                  * cg initediblk pointer.  If another thread beat us
2139                  * to it, then leave it unchanged as the other thread
2140                  * has already set it correctly.
2141                  */
2142                 error = ffs_getcg(fs, ump->um_devvp, cg, &bp, &cgp);
2143                 UFS_LOCK(ump);
2144                 ACTIVECLEAR(fs, cg);
2145                 UFS_UNLOCK(ump);
2146                 if (error != 0)
2147                         return (error);
2148                 if (cgp->cg_initediblk == old_initediblk)
2149                         cgp->cg_initediblk += INOPB(fs);
2150                 goto restart;
2151         }
2152         cgp->cg_irotor = ipref;
2153         UFS_LOCK(ump);
2154         ACTIVECLEAR(fs, cg);
2155         setbit(inosused, ipref);
2156         cgp->cg_cs.cs_nifree--;
2157         fs->fs_cstotal.cs_nifree--;
2158         fs->fs_cs(fs, cg).cs_nifree--;
2159         fs->fs_fmod = 1;
2160         if ((mode & IFMT) == IFDIR) {
2161                 cgp->cg_cs.cs_ndir++;
2162                 fs->fs_cstotal.cs_ndir++;
2163                 fs->fs_cs(fs, cg).cs_ndir++;
2164         }
2165         UFS_UNLOCK(ump);
2166         if (DOINGSOFTDEP(ITOV(ip)))
2167                 softdep_setup_inomapdep(bp, ip, cg * fs->fs_ipg + ipref, mode);
2168         bdwrite(bp);
2169         return ((ino_t)(cg * fs->fs_ipg + ipref));
2170 }
2171
2172 /*
2173  * Free a block or fragment.
2174  *
2175  * The specified block or fragment is placed back in the
2176  * free map. If a fragment is deallocated, a possible
2177  * block reassembly is checked.
2178  */
2179 static void
2180 ffs_blkfree_cg(ump, fs, devvp, bno, size, inum, dephd)
2181         struct ufsmount *ump;
2182         struct fs *fs;
2183         struct vnode *devvp;
2184         ufs2_daddr_t bno;
2185         long size;
2186         ino_t inum;
2187         struct workhead *dephd;
2188 {
2189         struct mount *mp;
2190         struct cg *cgp;
2191         struct buf *bp;
2192         ufs1_daddr_t fragno, cgbno;
2193         int i, blk, frags, bbase, error;
2194         u_int cg;
2195         u_int8_t *blksfree;
2196         struct cdev *dev;
2197
2198         cg = dtog(fs, bno);
2199         if (devvp->v_type == VREG) {
2200                 /* devvp is a snapshot */
2201                 MPASS(devvp->v_mount->mnt_data == ump);
2202                 dev = ump->um_devvp->v_rdev;
2203         } else if (devvp->v_type == VCHR) {
2204                 /* devvp is a normal disk device */
2205                 dev = devvp->v_rdev;
2206                 ASSERT_VOP_LOCKED(devvp, "ffs_blkfree_cg");
2207         } else
2208                 return;
2209 #ifdef INVARIANTS
2210         if ((u_int)size > fs->fs_bsize || fragoff(fs, size) != 0 ||
2211             fragnum(fs, bno) + numfrags(fs, size) > fs->fs_frag) {
2212                 printf("dev=%s, bno = %jd, bsize = %ld, size = %ld, fs = %s\n",
2213                     devtoname(dev), (intmax_t)bno, (long)fs->fs_bsize,
2214                     size, fs->fs_fsmnt);
2215                 panic("ffs_blkfree_cg: bad size");
2216         }
2217 #endif
2218         if ((u_int)bno >= fs->fs_size) {
2219                 printf("bad block %jd, ino %lu\n", (intmax_t)bno,
2220                     (u_long)inum);
2221                 ffs_fserr(fs, inum, "bad block");
2222                 return;
2223         }
2224         if ((error = ffs_getcg(fs, devvp, cg, &bp, &cgp)) != 0)
2225                 return;
2226         cgbno = dtogd(fs, bno);
2227         blksfree = cg_blksfree(cgp);
2228         UFS_LOCK(ump);
2229         if (size == fs->fs_bsize) {
2230                 fragno = fragstoblks(fs, cgbno);
2231                 if (!ffs_isfreeblock(fs, blksfree, fragno)) {
2232                         if (devvp->v_type == VREG) {
2233                                 UFS_UNLOCK(ump);
2234                                 /* devvp is a snapshot */
2235                                 brelse(bp);
2236                                 return;
2237                         }
2238                         printf("dev = %s, block = %jd, fs = %s\n",
2239                             devtoname(dev), (intmax_t)bno, fs->fs_fsmnt);
2240                         panic("ffs_blkfree_cg: freeing free block");
2241                 }
2242                 ffs_setblock(fs, blksfree, fragno);
2243                 ffs_clusteracct(fs, cgp, fragno, 1);
2244                 cgp->cg_cs.cs_nbfree++;
2245                 fs->fs_cstotal.cs_nbfree++;
2246                 fs->fs_cs(fs, cg).cs_nbfree++;
2247         } else {
2248                 bbase = cgbno - fragnum(fs, cgbno);
2249                 /*
2250                  * decrement the counts associated with the old frags
2251                  */
2252                 blk = blkmap(fs, blksfree, bbase);
2253                 ffs_fragacct(fs, blk, cgp->cg_frsum, -1);
2254                 /*
2255                  * deallocate the fragment
2256                  */
2257                 frags = numfrags(fs, size);
2258                 for (i = 0; i < frags; i++) {
2259                         if (isset(blksfree, cgbno + i)) {
2260                                 printf("dev = %s, block = %jd, fs = %s\n",
2261                                     devtoname(dev), (intmax_t)(bno + i),
2262                                     fs->fs_fsmnt);
2263                                 panic("ffs_blkfree_cg: freeing free frag");
2264                         }
2265                         setbit(blksfree, cgbno + i);
2266                 }
2267                 cgp->cg_cs.cs_nffree += i;
2268                 fs->fs_cstotal.cs_nffree += i;
2269                 fs->fs_cs(fs, cg).cs_nffree += i;
2270                 /*
2271                  * add back in counts associated with the new frags
2272                  */
2273                 blk = blkmap(fs, blksfree, bbase);
2274                 ffs_fragacct(fs, blk, cgp->cg_frsum, 1);
2275                 /*
2276                  * if a complete block has been reassembled, account for it
2277                  */
2278                 fragno = fragstoblks(fs, bbase);
2279                 if (ffs_isblock(fs, blksfree, fragno)) {
2280                         cgp->cg_cs.cs_nffree -= fs->fs_frag;
2281                         fs->fs_cstotal.cs_nffree -= fs->fs_frag;
2282                         fs->fs_cs(fs, cg).cs_nffree -= fs->fs_frag;
2283                         ffs_clusteracct(fs, cgp, fragno, 1);
2284                         cgp->cg_cs.cs_nbfree++;
2285                         fs->fs_cstotal.cs_nbfree++;
2286                         fs->fs_cs(fs, cg).cs_nbfree++;
2287                 }
2288         }
2289         fs->fs_fmod = 1;
2290         ACTIVECLEAR(fs, cg);
2291         UFS_UNLOCK(ump);
2292         mp = UFSTOVFS(ump);
2293         if (MOUNTEDSOFTDEP(mp) && devvp->v_type == VCHR)
2294                 softdep_setup_blkfree(UFSTOVFS(ump), bp, bno,
2295                     numfrags(fs, size), dephd);
2296         bdwrite(bp);
2297 }
2298
2299 /*
2300  * Structures and routines associated with trim management.
2301  */
2302 MALLOC_DEFINE(M_TRIM, "ufs_trim", "UFS trim structures");
2303
2304 #define TRIMLIST_HASH(ump, inum) \
2305         (&(ump)->um_trimhash[(inum) & (ump)->um_trimlisthashsize])
2306
2307 static void     ffs_blkfree_trim_completed(struct buf *);
2308 static void     ffs_blkfree_trim_task(void *ctx, int pending __unused);
2309
2310 struct ffs_blkfree_trim_params {
2311         struct task task;
2312         struct ufsmount *ump;
2313         struct vnode *devvp;
2314         ufs2_daddr_t bno;
2315         long size;
2316         ino_t inum;
2317         struct workhead *pdephd;
2318         struct workhead dephd;
2319 };
2320
2321 static void
2322 ffs_blkfree_trim_task(ctx, pending)
2323         void *ctx;
2324         int pending;
2325 {
2326         struct ffs_blkfree_trim_params *tp;
2327
2328         tp = ctx;
2329         ffs_blkfree_cg(tp->ump, tp->ump->um_fs, tp->devvp, tp->bno, tp->size,
2330             tp->inum, tp->pdephd);
2331         vn_finished_secondary_write(UFSTOVFS(tp->ump));
2332         atomic_add_int(&tp->ump->um_trim_inflight, -1);
2333         free(tp, M_TRIM);
2334 }
2335
2336 static void
2337 ffs_blkfree_trim_completed(bp)
2338         struct buf *bp;
2339 {
2340         struct ffs_blkfree_trim_params *tp;
2341
2342         tp = bp->b_fsprivate1;
2343         free(bp, M_TRIM);
2344         TASK_INIT(&tp->task, 0, ffs_blkfree_trim_task, tp);
2345         taskqueue_enqueue(tp->ump->um_trim_tq, &tp->task);
2346 }
2347
2348 void
2349 ffs_blkfree(ump, fs, devvp, bno, size, inum, vtype, dephd, trimtype)
2350         struct ufsmount *ump;
2351         struct fs *fs;
2352         struct vnode *devvp;
2353         ufs2_daddr_t bno;
2354         long size;
2355         ino_t inum;
2356         enum vtype vtype;
2357         struct workhead *dephd;
2358         int trimtype;
2359 {
2360         struct mount *mp;
2361         struct buf *bp;
2362         struct ffs_blkfree_trim_params *tp;
2363
2364         /*
2365          * Check to see if a snapshot wants to claim the block.
2366          * Check that devvp is a normal disk device, not a snapshot,
2367          * it has a snapshot(s) associated with it, and one of the
2368          * snapshots wants to claim the block.
2369          */
2370         if (devvp->v_type == VCHR &&
2371             (devvp->v_vflag & VV_COPYONWRITE) &&
2372             ffs_snapblkfree(fs, devvp, bno, size, inum, vtype, dephd)) {
2373                 return;
2374         }
2375         /*
2376          * Nothing to delay if TRIM is not required for this block or TRIM
2377          * is disabled or the operation is performed on a snapshot.
2378          */
2379         if (trimtype == NOTRIM || ((ump->um_flags & UM_CANDELETE) == 0) ||
2380             devvp->v_type == VREG) {
2381                 ffs_blkfree_cg(ump, fs, devvp, bno, size, inum, dephd);
2382                 return;
2383         }
2384
2385         /*
2386          * Postpone the set of the free bit in the cg bitmap until the
2387          * BIO_DELETE is completed.  Otherwise, due to disk queue
2388          * reordering, TRIM might be issued after we reuse the block
2389          * and write some new data into it.
2390          */
2391         atomic_add_int(&ump->um_trim_inflight, 1);
2392         tp = malloc(sizeof(struct ffs_blkfree_trim_params), M_TRIM, M_WAITOK);
2393         tp->ump = ump;
2394         tp->devvp = devvp;
2395         tp->bno = bno;
2396         tp->size = size;
2397         tp->inum = inum;
2398         if (dephd != NULL) {
2399                 LIST_INIT(&tp->dephd);
2400                 LIST_SWAP(dephd, &tp->dephd, worklist, wk_list);
2401                 tp->pdephd = &tp->dephd;
2402         } else
2403                 tp->pdephd = NULL;
2404
2405         bp = malloc(sizeof(*bp), M_TRIM, M_WAITOK | M_ZERO);
2406         bp->b_iocmd = BIO_DELETE;
2407         bp->b_iooffset = dbtob(fsbtodb(fs, bno));
2408         bp->b_iodone = ffs_blkfree_trim_completed;
2409         bp->b_bcount = size;
2410         bp->b_fsprivate1 = tp;
2411
2412         mp = UFSTOVFS(ump);
2413         vn_start_secondary_write(NULL, &mp, 0);
2414         g_vfs_strategy(ump->um_bo, bp);
2415 }
2416
2417 #ifdef INVARIANTS
2418 /*
2419  * Verify allocation of a block or fragment. Returns true if block or
2420  * fragment is allocated, false if it is free.
2421  */
2422 static int
2423 ffs_checkblk(ip, bno, size)
2424         struct inode *ip;
2425         ufs2_daddr_t bno;
2426         long size;
2427 {
2428         struct fs *fs;
2429         struct cg *cgp;
2430         struct buf *bp;
2431         ufs1_daddr_t cgbno;
2432         int i, error, frags, free;
2433         u_int8_t *blksfree;
2434
2435         fs = ITOFS(ip);
2436         if ((u_int)size > fs->fs_bsize || fragoff(fs, size) != 0) {
2437                 printf("bsize = %ld, size = %ld, fs = %s\n",
2438                     (long)fs->fs_bsize, size, fs->fs_fsmnt);
2439                 panic("ffs_checkblk: bad size");
2440         }
2441         if ((u_int)bno >= fs->fs_size)
2442                 panic("ffs_checkblk: bad block %jd", (intmax_t)bno);
2443         error = ffs_getcg(fs, ITODEVVP(ip), dtog(fs, bno), &bp, &cgp);
2444         if (error)
2445                 panic("ffs_checkblk: cylinder group read failed");
2446         blksfree = cg_blksfree(cgp);
2447         cgbno = dtogd(fs, bno);
2448         if (size == fs->fs_bsize) {
2449                 free = ffs_isblock(fs, blksfree, fragstoblks(fs, cgbno));
2450         } else {
2451                 frags = numfrags(fs, size);
2452                 for (free = 0, i = 0; i < frags; i++)
2453                         if (isset(blksfree, cgbno + i))
2454                                 free++;
2455                 if (free != 0 && free != frags)
2456                         panic("ffs_checkblk: partially free fragment");
2457         }
2458         brelse(bp);
2459         return (!free);
2460 }
2461 #endif /* INVARIANTS */
2462
2463 /*
2464  * Free an inode.
2465  */
2466 int
2467 ffs_vfree(pvp, ino, mode)
2468         struct vnode *pvp;
2469         ino_t ino;
2470         int mode;
2471 {
2472         struct ufsmount *ump;
2473
2474         if (DOINGSOFTDEP(pvp)) {
2475                 softdep_freefile(pvp, ino, mode);
2476                 return (0);
2477         }
2478         ump = VFSTOUFS(pvp->v_mount);
2479         return (ffs_freefile(ump, ump->um_fs, ump->um_devvp, ino, mode, NULL));
2480 }
2481
2482 /*
2483  * Do the actual free operation.
2484  * The specified inode is placed back in the free map.
2485  */
2486 int
2487 ffs_freefile(ump, fs, devvp, ino, mode, wkhd)
2488         struct ufsmount *ump;
2489         struct fs *fs;
2490         struct vnode *devvp;
2491         ino_t ino;
2492         int mode;
2493         struct workhead *wkhd;
2494 {
2495         struct cg *cgp;
2496         struct buf *bp;
2497         int error;
2498         u_int cg;
2499         u_int8_t *inosused;
2500         struct cdev *dev;
2501
2502         cg = ino_to_cg(fs, ino);
2503         if (devvp->v_type == VREG) {
2504                 /* devvp is a snapshot */
2505                 MPASS(devvp->v_mount->mnt_data == ump);
2506                 dev = ump->um_devvp->v_rdev;
2507         } else if (devvp->v_type == VCHR) {
2508                 /* devvp is a normal disk device */
2509                 dev = devvp->v_rdev;
2510         } else {
2511                 bp = NULL;
2512                 return (0);
2513         }
2514         if (ino >= fs->fs_ipg * fs->fs_ncg)
2515                 panic("ffs_freefile: range: dev = %s, ino = %ju, fs = %s",
2516                     devtoname(dev), (uintmax_t)ino, fs->fs_fsmnt);
2517         if ((error = ffs_getcg(fs, devvp, cg, &bp, &cgp)) != 0)
2518                 return (error);
2519         inosused = cg_inosused(cgp);
2520         ino %= fs->fs_ipg;
2521         if (isclr(inosused, ino)) {
2522                 printf("dev = %s, ino = %ju, fs = %s\n", devtoname(dev),
2523                     (uintmax_t)(ino + cg * fs->fs_ipg), fs->fs_fsmnt);
2524                 if (fs->fs_ronly == 0)
2525                         panic("ffs_freefile: freeing free inode");
2526         }
2527         clrbit(inosused, ino);
2528         if (ino < cgp->cg_irotor)
2529                 cgp->cg_irotor = ino;
2530         cgp->cg_cs.cs_nifree++;
2531         UFS_LOCK(ump);
2532         fs->fs_cstotal.cs_nifree++;
2533         fs->fs_cs(fs, cg).cs_nifree++;
2534         if ((mode & IFMT) == IFDIR) {
2535                 cgp->cg_cs.cs_ndir--;
2536                 fs->fs_cstotal.cs_ndir--;
2537                 fs->fs_cs(fs, cg).cs_ndir--;
2538         }
2539         fs->fs_fmod = 1;
2540         ACTIVECLEAR(fs, cg);
2541         UFS_UNLOCK(ump);
2542         if (MOUNTEDSOFTDEP(UFSTOVFS(ump)) && devvp->v_type == VCHR)
2543                 softdep_setup_inofree(UFSTOVFS(ump), bp,
2544                     ino + cg * fs->fs_ipg, wkhd);
2545         bdwrite(bp);
2546         return (0);
2547 }
2548
2549 /*
2550  * Check to see if a file is free.
2551  * Used to check for allocated files in snapshots.
2552  */
2553 int
2554 ffs_checkfreefile(fs, devvp, ino)
2555         struct fs *fs;
2556         struct vnode *devvp;
2557         ino_t ino;
2558 {
2559         struct cg *cgp;
2560         struct buf *bp;
2561         int ret, error;
2562         u_int cg;
2563         u_int8_t *inosused;
2564
2565         cg = ino_to_cg(fs, ino);
2566         if ((devvp->v_type != VREG) && (devvp->v_type != VCHR))
2567                 return (1);
2568         if (ino >= fs->fs_ipg * fs->fs_ncg)
2569                 return (1);
2570         if ((error = ffs_getcg(fs, devvp, cg, &bp, &cgp)) != 0)
2571                 return (1);
2572         inosused = cg_inosused(cgp);
2573         ino %= fs->fs_ipg;
2574         ret = isclr(inosused, ino);
2575         brelse(bp);
2576         return (ret);
2577 }
2578
2579 /*
2580  * Find a block of the specified size in the specified cylinder group.
2581  *
2582  * It is a panic if a request is made to find a block if none are
2583  * available.
2584  */
2585 static ufs1_daddr_t
2586 ffs_mapsearch(fs, cgp, bpref, allocsiz)
2587         struct fs *fs;
2588         struct cg *cgp;
2589         ufs2_daddr_t bpref;
2590         int allocsiz;
2591 {
2592         ufs1_daddr_t bno;
2593         int start, len, loc, i;
2594         int blk, field, subfield, pos;
2595         u_int8_t *blksfree;
2596
2597         /*
2598          * find the fragment by searching through the free block
2599          * map for an appropriate bit pattern
2600          */
2601         if (bpref)
2602                 start = dtogd(fs, bpref) / NBBY;
2603         else
2604                 start = cgp->cg_frotor / NBBY;
2605         blksfree = cg_blksfree(cgp);
2606         len = howmany(fs->fs_fpg, NBBY) - start;
2607         loc = scanc((u_int)len, (u_char *)&blksfree[start],
2608                 fragtbl[fs->fs_frag],
2609                 (u_char)(1 << (allocsiz - 1 + (fs->fs_frag % NBBY))));
2610         if (loc == 0) {
2611                 len = start + 1;
2612                 start = 0;
2613                 loc = scanc((u_int)len, (u_char *)&blksfree[0],
2614                         fragtbl[fs->fs_frag],
2615                         (u_char)(1 << (allocsiz - 1 + (fs->fs_frag % NBBY))));
2616                 if (loc == 0) {
2617                         printf("start = %d, len = %d, fs = %s\n",
2618                             start, len, fs->fs_fsmnt);
2619                         panic("ffs_alloccg: map corrupted");
2620                         /* NOTREACHED */
2621                 }
2622         }
2623         bno = (start + len - loc) * NBBY;
2624         cgp->cg_frotor = bno;
2625         /*
2626          * found the byte in the map
2627          * sift through the bits to find the selected frag
2628          */
2629         for (i = bno + NBBY; bno < i; bno += fs->fs_frag) {
2630                 blk = blkmap(fs, blksfree, bno);
2631                 blk <<= 1;
2632                 field = around[allocsiz];
2633                 subfield = inside[allocsiz];
2634                 for (pos = 0; pos <= fs->fs_frag - allocsiz; pos++) {
2635                         if ((blk & field) == subfield)
2636                                 return (bno + pos);
2637                         field <<= 1;
2638                         subfield <<= 1;
2639                 }
2640         }
2641         printf("bno = %lu, fs = %s\n", (u_long)bno, fs->fs_fsmnt);
2642         panic("ffs_alloccg: block not in map");
2643         return (-1);
2644 }
2645
2646 static const struct statfs *
2647 ffs_getmntstat(struct vnode *devvp)
2648 {
2649
2650         if (devvp->v_type == VCHR)
2651                 return (&devvp->v_rdev->si_mountpt->mnt_stat);
2652         return (ffs_getmntstat(VFSTOUFS(devvp->v_mount)->um_devvp));
2653 }
2654
2655 /*
2656  * Fetch and verify a cylinder group.
2657  */
2658 int
2659 ffs_getcg(fs, devvp, cg, bpp, cgpp)
2660         struct fs *fs;
2661         struct vnode *devvp;
2662         u_int cg;
2663         struct buf **bpp;
2664         struct cg **cgpp;
2665 {
2666         struct buf *bp;
2667         struct cg *cgp;
2668         const struct statfs *sfs;
2669         int flags, error;
2670
2671         *bpp = NULL;
2672         *cgpp = NULL;
2673         flags = 0;
2674         if ((fs->fs_metackhash & CK_CYLGRP) != 0)
2675                 flags |= GB_CKHASH;
2676         error = breadn_flags(devvp, devvp->v_type == VREG ?
2677             fragstoblks(fs, cgtod(fs, cg)) : fsbtodb(fs, cgtod(fs, cg)),
2678             (int)fs->fs_cgsize, NULL, NULL, 0, NOCRED, flags,
2679             ffs_ckhash_cg, &bp);
2680         if (error != 0)
2681                 return (error);
2682         cgp = (struct cg *)bp->b_data;
2683         if ((fs->fs_metackhash & CK_CYLGRP) != 0 &&
2684             (bp->b_flags & B_CKHASH) != 0 &&
2685             cgp->cg_ckhash != bp->b_ckhash) {
2686                 sfs = ffs_getmntstat(devvp);
2687                 printf("UFS %s%s (%s) cylinder checksum failed: cg %u, cgp: "
2688                     "0x%x != bp: 0x%jx\n",
2689                     devvp->v_type == VCHR ? "" : "snapshot of ",
2690                     sfs->f_mntfromname, sfs->f_mntonname,
2691                     cg, cgp->cg_ckhash, (uintmax_t)bp->b_ckhash);
2692                 bp->b_flags &= ~B_CKHASH;
2693                 bp->b_flags |= B_INVAL | B_NOCACHE;
2694                 brelse(bp);
2695                 return (EIO);
2696         }
2697         if (!cg_chkmagic(cgp) || cgp->cg_cgx != cg) {
2698                 sfs = ffs_getmntstat(devvp);
2699                 printf("UFS %s%s (%s)",
2700                     devvp->v_type == VCHR ? "" : "snapshot of ",
2701                     sfs->f_mntfromname, sfs->f_mntonname);
2702                 if (!cg_chkmagic(cgp))
2703                         printf(" cg %u: bad magic number 0x%x should be 0x%x\n",
2704                             cg, cgp->cg_magic, CG_MAGIC);
2705                 else
2706                         printf(": wrong cylinder group cg %u != cgx %u\n", cg,
2707                             cgp->cg_cgx);
2708                 bp->b_flags &= ~B_CKHASH;
2709                 bp->b_flags |= B_INVAL | B_NOCACHE;
2710                 brelse(bp);
2711                 return (EIO);
2712         }
2713         bp->b_flags &= ~B_CKHASH;
2714         bp->b_xflags |= BX_BKGRDWRITE;
2715         /*
2716          * If we are using check hashes on the cylinder group then we want
2717          * to limit changing the cylinder group time to when we are actually
2718          * going to write it to disk so that its check hash remains correct
2719          * in memory. If the CK_CYLGRP flag is set the time is updated in
2720          * ffs_bufwrite() as the buffer is queued for writing. Otherwise we
2721          * update the time here as we have done historically.
2722          */
2723         if ((fs->fs_metackhash & CK_CYLGRP) != 0)
2724                 bp->b_xflags |= BX_CYLGRP;
2725         else
2726                 cgp->cg_old_time = cgp->cg_time = time_second;
2727         *bpp = bp;
2728         *cgpp = cgp;
2729         return (0);
2730 }
2731
2732 static void
2733 ffs_ckhash_cg(bp)
2734         struct buf *bp;
2735 {
2736         uint32_t ckhash;
2737         struct cg *cgp;
2738
2739         cgp = (struct cg *)bp->b_data;
2740         ckhash = cgp->cg_ckhash;
2741         cgp->cg_ckhash = 0;
2742         bp->b_ckhash = calculate_crc32c(~0L, bp->b_data, bp->b_bcount);
2743         cgp->cg_ckhash = ckhash;
2744 }
2745
2746 /*
2747  * Fserr prints the name of a filesystem with an error diagnostic.
2748  *
2749  * The form of the error message is:
2750  *      fs: error message
2751  */
2752 void
2753 ffs_fserr(fs, inum, cp)
2754         struct fs *fs;
2755         ino_t inum;
2756         char *cp;
2757 {
2758         struct thread *td = curthread;  /* XXX */
2759         struct proc *p = td->td_proc;
2760
2761         log(LOG_ERR, "pid %d (%s), uid %d inumber %ju on %s: %s\n",
2762             p->p_pid, p->p_comm, td->td_ucred->cr_uid, (uintmax_t)inum,
2763             fs->fs_fsmnt, cp);
2764 }
2765
2766 /*
2767  * This function provides the capability for the fsck program to
2768  * update an active filesystem. Fourteen operations are provided:
2769  *
2770  * adjrefcnt(inode, amt) - adjusts the reference count on the
2771  *      specified inode by the specified amount. Under normal
2772  *      operation the count should always go down. Decrementing
2773  *      the count to zero will cause the inode to be freed.
2774  * adjblkcnt(inode, amt) - adjust the number of blocks used by the
2775  *      inode by the specified amount.
2776  * adjndir, adjbfree, adjifree, adjffree, adjnumclusters(amt) -
2777  *      adjust the superblock summary.
2778  * freedirs(inode, count) - directory inodes [inode..inode + count - 1]
2779  *      are marked as free. Inodes should never have to be marked
2780  *      as in use.
2781  * freefiles(inode, count) - file inodes [inode..inode + count - 1]
2782  *      are marked as free. Inodes should never have to be marked
2783  *      as in use.
2784  * freeblks(blockno, size) - blocks [blockno..blockno + size - 1]
2785  *      are marked as free. Blocks should never have to be marked
2786  *      as in use.
2787  * setflags(flags, set/clear) - the fs_flags field has the specified
2788  *      flags set (second parameter +1) or cleared (second parameter -1).
2789  * setcwd(dirinode) - set the current directory to dirinode in the
2790  *      filesystem associated with the snapshot.
2791  * setdotdot(oldvalue, newvalue) - Verify that the inode number for ".."
2792  *      in the current directory is oldvalue then change it to newvalue.
2793  * unlink(nameptr, oldvalue) - Verify that the inode number associated
2794  *      with nameptr in the current directory is oldvalue then unlink it.
2795  *
2796  * The following functions may only be used on a quiescent filesystem
2797  * by the soft updates journal. They are not safe to be run on an active
2798  * filesystem.
2799  *
2800  * setinode(inode, dip) - the specified disk inode is replaced with the
2801  *      contents pointed to by dip.
2802  * setbufoutput(fd, flags) - output associated with the specified file
2803  *      descriptor (which must reference the character device supporting
2804  *      the filesystem) switches from using physio to running through the
2805  *      buffer cache when flags is set to 1. The descriptor reverts to
2806  *      physio for output when flags is set to zero.
2807  */
2808
2809 static int sysctl_ffs_fsck(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
2810
2811 SYSCTL_PROC(_vfs_ffs, FFS_ADJ_REFCNT, adjrefcnt, CTLFLAG_WR|CTLTYPE_STRUCT,
2812         0, 0, sysctl_ffs_fsck, "S,fsck", "Adjust Inode Reference Count");
2813
2814 static SYSCTL_NODE(_vfs_ffs, FFS_ADJ_BLKCNT, adjblkcnt, CTLFLAG_WR,
2815         sysctl_ffs_fsck, "Adjust Inode Used Blocks Count");
2816
2817 static SYSCTL_NODE(_vfs_ffs, FFS_ADJ_NDIR, adjndir, CTLFLAG_WR,
2818         sysctl_ffs_fsck, "Adjust number of directories");
2819
2820 static SYSCTL_NODE(_vfs_ffs, FFS_ADJ_NBFREE, adjnbfree, CTLFLAG_WR,
2821         sysctl_ffs_fsck, "Adjust number of free blocks");
2822
2823 static SYSCTL_NODE(_vfs_ffs, FFS_ADJ_NIFREE, adjnifree, CTLFLAG_WR,
2824         sysctl_ffs_fsck, "Adjust number of free inodes");
2825
2826 static SYSCTL_NODE(_vfs_ffs, FFS_ADJ_NFFREE, adjnffree, CTLFLAG_WR,
2827         sysctl_ffs_fsck, "Adjust number of free frags");
2828
2829 static SYSCTL_NODE(_vfs_ffs, FFS_ADJ_NUMCLUSTERS, adjnumclusters, CTLFLAG_WR,
2830         sysctl_ffs_fsck, "Adjust number of free clusters");
2831
2832 static SYSCTL_NODE(_vfs_ffs, FFS_DIR_FREE, freedirs, CTLFLAG_WR,
2833         sysctl_ffs_fsck, "Free Range of Directory Inodes");
2834
2835 static SYSCTL_NODE(_vfs_ffs, FFS_FILE_FREE, freefiles, CTLFLAG_WR,
2836         sysctl_ffs_fsck, "Free Range of File Inodes");
2837
2838 static SYSCTL_NODE(_vfs_ffs, FFS_BLK_FREE, freeblks, CTLFLAG_WR,
2839         sysctl_ffs_fsck, "Free Range of Blocks");
2840
2841 static SYSCTL_NODE(_vfs_ffs, FFS_SET_FLAGS, setflags, CTLFLAG_WR,
2842         sysctl_ffs_fsck, "Change Filesystem Flags");
2843
2844 static SYSCTL_NODE(_vfs_ffs, FFS_SET_CWD, setcwd, CTLFLAG_WR,
2845         sysctl_ffs_fsck, "Set Current Working Directory");
2846
2847 static SYSCTL_NODE(_vfs_ffs, FFS_SET_DOTDOT, setdotdot, CTLFLAG_WR,
2848         sysctl_ffs_fsck, "Change Value of .. Entry");
2849
2850 static SYSCTL_NODE(_vfs_ffs, FFS_UNLINK, unlink, CTLFLAG_WR,
2851         sysctl_ffs_fsck, "Unlink a Duplicate Name");
2852
2853 static SYSCTL_NODE(_vfs_ffs, FFS_SET_INODE, setinode, CTLFLAG_WR,
2854         sysctl_ffs_fsck, "Update an On-Disk Inode");
2855
2856 static SYSCTL_NODE(_vfs_ffs, FFS_SET_BUFOUTPUT, setbufoutput, CTLFLAG_WR,
2857         sysctl_ffs_fsck, "Set Buffered Writing for Descriptor");
2858
2859 #define DEBUG 1
2860 #ifdef DEBUG
2861 static int fsckcmds = 0;
2862 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, fsckcmds, CTLFLAG_RW, &fsckcmds, 0, "");
2863 #endif /* DEBUG */
2864
2865 static int buffered_write(struct file *, struct uio *, struct ucred *,
2866         int, struct thread *);
2867
2868 static int
2869 sysctl_ffs_fsck(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2870 {
2871         struct thread *td = curthread;
2872         struct fsck_cmd cmd;
2873         struct ufsmount *ump;
2874         struct vnode *vp, *dvp, *fdvp;
2875         struct inode *ip, *dp;
2876         struct mount *mp;
2877         struct fs *fs;
2878         ufs2_daddr_t blkno;
2879         long blkcnt, blksize;
2880         struct file *fp, *vfp;
2881         cap_rights_t rights;
2882         int filetype, trimtype, error;
2883         static struct fileops *origops, bufferedops;
2884
2885         if (req->newlen > sizeof cmd)
2886                 return (EBADRPC);
2887         if ((error = SYSCTL_IN(req, &cmd, sizeof cmd)) != 0)
2888                 return (error);
2889         if (cmd.version != FFS_CMD_VERSION)
2890                 return (ERPCMISMATCH);
2891         if ((error = getvnode(td, cmd.handle,
2892             cap_rights_init(&rights, CAP_FSCK), &fp)) != 0)
2893                 return (error);
2894         vp = fp->f_data;
2895         if (vp->v_type != VREG && vp->v_type != VDIR) {
2896                 fdrop(fp, td);
2897                 return (EINVAL);
2898         }
2899         vn_start_write(vp, &mp, V_WAIT);
2900         if (mp == NULL ||
2901             strncmp(mp->mnt_stat.f_fstypename, "ufs", MFSNAMELEN)) {
2902                 vn_finished_write(mp);
2903                 fdrop(fp, td);
2904                 return (EINVAL);
2905         }
2906         ump = VFSTOUFS(mp);
2907         if ((mp->mnt_flag & MNT_RDONLY) &&
2908             ump->um_fsckpid != td->td_proc->p_pid) {
2909                 vn_finished_write(mp);
2910                 fdrop(fp, td);
2911                 return (EROFS);
2912         }
2913         fs = ump->um_fs;
2914         filetype = IFREG;
2915
2916         switch (oidp->oid_number) {
2917
2918         case FFS_SET_FLAGS:
2919 #ifdef DEBUG
2920                 if (fsckcmds)
2921                         printf("%s: %s flags\n", mp->mnt_stat.f_mntonname,
2922                             cmd.size > 0 ? "set" : "clear");
2923 #endif /* DEBUG */
2924                 if (cmd.size > 0)
2925                         fs->fs_flags |= (long)cmd.value;
2926                 else
2927                         fs->fs_flags &= ~(long)cmd.value;
2928                 break;
2929
2930         case FFS_ADJ_REFCNT:
2931 #ifdef DEBUG
2932                 if (fsckcmds) {
2933                         printf("%s: adjust inode %jd link count by %jd\n",
2934                             mp->mnt_stat.f_mntonname, (intmax_t)cmd.value,
2935                             (intmax_t)cmd.size);
2936                 }
2937 #endif /* DEBUG */
2938                 if ((error = ffs_vget(mp, (ino_t)cmd.value, LK_EXCLUSIVE, &vp)))
2939                         break;
2940                 ip = VTOI(vp);
2941                 ip->i_nlink += cmd.size;
2942                 DIP_SET(ip, i_nlink, ip->i_nlink);
2943                 ip->i_effnlink += cmd.size;
2944                 ip->i_flag |= IN_CHANGE | IN_MODIFIED;
2945                 error = ffs_update(vp, 1);
2946                 if (DOINGSOFTDEP(vp))
2947                         softdep_change_linkcnt(ip);
2948                 vput(vp);
2949                 break;
2950
2951         case FFS_ADJ_BLKCNT:
2952 #ifdef DEBUG
2953                 if (fsckcmds) {
2954                         printf("%s: adjust inode %jd block count by %jd\n",
2955                             mp->mnt_stat.f_mntonname, (intmax_t)cmd.value,
2956                             (intmax_t)cmd.size);
2957                 }
2958 #endif /* DEBUG */
2959                 if ((error = ffs_vget(mp, (ino_t)cmd.value, LK_EXCLUSIVE, &vp)))
2960                         break;
2961                 ip = VTOI(vp);
2962                 DIP_SET(ip, i_blocks, DIP(ip, i_blocks) + cmd.size);
2963                 ip->i_flag |= IN_CHANGE | IN_MODIFIED;
2964                 error = ffs_update(vp, 1);
2965                 vput(vp);
2966                 break;
2967
2968         case FFS_DIR_FREE:
2969                 filetype = IFDIR;
2970                 /* fall through */
2971
2972         case FFS_FILE_FREE:
2973 #ifdef DEBUG
2974                 if (fsckcmds) {
2975                         if (cmd.size == 1)
2976                                 printf("%s: free %s inode %ju\n",
2977                                     mp->mnt_stat.f_mntonname,
2978                                     filetype == IFDIR ? "directory" : "file",
2979                                     (uintmax_t)cmd.value);
2980                         else
2981                                 printf("%s: free %s inodes %ju-%ju\n",
2982                                     mp->mnt_stat.f_mntonname,
2983                                     filetype == IFDIR ? "directory" : "file",
2984                                     (uintmax_t)cmd.value,
2985                                     (uintmax_t)(cmd.value + cmd.size - 1));
2986                 }
2987 #endif /* DEBUG */
2988                 while (cmd.size > 0) {
2989                         if ((error = ffs_freefile(ump, fs, ump->um_devvp,
2990                             cmd.value, filetype, NULL)))
2991                                 break;
2992                         cmd.size -= 1;
2993                         cmd.value += 1;
2994                 }
2995                 break;
2996
2997         case FFS_BLK_FREE:
2998 #ifdef DEBUG
2999                 if (fsckcmds) {
3000                         if (cmd.size == 1)
3001                                 printf("%s: free block %jd\n",
3002                                     mp->mnt_stat.f_mntonname,
3003                                     (intmax_t)cmd.value);
3004                         else
3005                                 printf("%s: free blocks %jd-%jd\n",
3006                                     mp->mnt_stat.f_mntonname,
3007                                     (intmax_t)cmd.value,
3008                                     (intmax_t)cmd.value + cmd.size - 1);
3009                 }
3010 #endif /* DEBUG */
3011                 blkno = cmd.value;
3012                 blkcnt = cmd.size;
3013                 blksize = fs->fs_frag - (blkno % fs->fs_frag);
3014                 trimtype = (blksize < blkcnt) ? STARTFREE : SINGLETON;
3015                 while (blkcnt > 0) {
3016                         if (blksize > blkcnt)
3017                                 blksize = blkcnt;
3018                         ffs_blkfree(ump, fs, ump->um_devvp, blkno,
3019                             blksize * fs->fs_fsize, UFS_ROOTINO,
3020                             VDIR, NULL, trimtype);
3021                         blkno += blksize;
3022                         blkcnt -= blksize;
3023                         blksize = fs->fs_frag;
3024                         trimtype = (blksize < blkcnt) ? CONTINUEFREE : ENDFREE;
3025                 }
3026                 break;
3027
3028         /*
3029          * Adjust superblock summaries.  fsck(8) is expected to
3030          * submit deltas when necessary.
3031          */
3032         case FFS_ADJ_NDIR:
3033 #ifdef DEBUG
3034                 if (fsckcmds) {
3035                         printf("%s: adjust number of directories by %jd\n",
3036                             mp->mnt_stat.f_mntonname, (intmax_t)cmd.value);
3037                 }
3038 #endif /* DEBUG */
3039                 fs->fs_cstotal.cs_ndir += cmd.value;
3040                 break;
3041
3042         case FFS_ADJ_NBFREE:
3043 #ifdef DEBUG
3044                 if (fsckcmds) {
3045                         printf("%s: adjust number of free blocks by %+jd\n",
3046                             mp->mnt_stat.f_mntonname, (intmax_t)cmd.value);
3047                 }
3048 #endif /* DEBUG */
3049                 fs->fs_cstotal.cs_nbfree += cmd.value;
3050                 break;
3051
3052         case FFS_ADJ_NIFREE:
3053 #ifdef DEBUG
3054                 if (fsckcmds) {
3055                         printf("%s: adjust number of free inodes by %+jd\n",
3056                             mp->mnt_stat.f_mntonname, (intmax_t)cmd.value);
3057                 }
3058 #endif /* DEBUG */
3059                 fs->fs_cstotal.cs_nifree += cmd.value;
3060                 break;
3061
3062         case FFS_ADJ_NFFREE:
3063 #ifdef DEBUG
3064                 if (fsckcmds) {
3065                         printf("%s: adjust number of free frags by %+jd\n",
3066                             mp->mnt_stat.f_mntonname, (intmax_t)cmd.value);
3067                 }
3068 #endif /* DEBUG */
3069                 fs->fs_cstotal.cs_nffree += cmd.value;
3070                 break;
3071
3072         case FFS_ADJ_NUMCLUSTERS:
3073 #ifdef DEBUG
3074                 if (fsckcmds) {
3075                         printf("%s: adjust number of free clusters by %+jd\n",
3076                             mp->mnt_stat.f_mntonname, (intmax_t)cmd.value);
3077                 }
3078 #endif /* DEBUG */
3079                 fs->fs_cstotal.cs_numclusters += cmd.value;
3080                 break;
3081
3082         case FFS_SET_CWD:
3083 #ifdef DEBUG
3084                 if (fsckcmds) {
3085                         printf("%s: set current directory to inode %jd\n",
3086                             mp->mnt_stat.f_mntonname, (intmax_t)cmd.value);
3087                 }
3088 #endif /* DEBUG */
3089                 if ((error = ffs_vget(mp, (ino_t)cmd.value, LK_SHARED, &vp)))
3090                         break;
3091                 AUDIT_ARG_VNODE1(vp);
3092                 if ((error = change_dir(vp, td)) != 0) {
3093                         vput(vp);
3094                         break;
3095                 }
3096                 VOP_UNLOCK(vp, 0);
3097                 pwd_chdir(td, vp);
3098                 break;
3099
3100         case FFS_SET_DOTDOT:
3101 #ifdef DEBUG
3102                 if (fsckcmds) {
3103                         printf("%s: change .. in cwd from %jd to %jd\n",
3104                             mp->mnt_stat.f_mntonname, (intmax_t)cmd.value,
3105                             (intmax_t)cmd.size);
3106                 }
3107 #endif /* DEBUG */
3108                 /*
3109                  * First we have to get and lock the parent directory
3110                  * to which ".." points.
3111                  */
3112                 error = ffs_vget(mp, (ino_t)cmd.value, LK_EXCLUSIVE, &fdvp);
3113                 if (error)
3114                         break;
3115                 /*
3116                  * Now we get and lock the child directory containing "..".
3117                  */
3118                 FILEDESC_SLOCK(td->td_proc->p_fd);
3119                 dvp = td->td_proc->p_fd->fd_cdir;
3120                 FILEDESC_SUNLOCK(td->td_proc->p_fd);
3121                 if ((error = vget(dvp, LK_EXCLUSIVE, td)) != 0) {
3122                         vput(fdvp);
3123                         break;
3124                 }
3125                 dp = VTOI(dvp);
3126                 dp->i_offset = 12;      /* XXX mastertemplate.dot_reclen */
3127                 error = ufs_dirrewrite(dp, VTOI(fdvp), (ino_t)cmd.size,
3128                     DT_DIR, 0);
3129                 cache_purge(fdvp);
3130                 cache_purge(dvp);
3131                 vput(dvp);
3132                 vput(fdvp);
3133                 break;
3134
3135         case FFS_UNLINK:
3136 #ifdef DEBUG
3137                 if (fsckcmds) {
3138                         char buf[32];
3139
3140                         if (copyinstr((char *)(intptr_t)cmd.value, buf,32,NULL))
3141                                 strncpy(buf, "Name_too_long", 32);
3142                         printf("%s: unlink %s (inode %jd)\n",
3143                             mp->mnt_stat.f_mntonname, buf, (intmax_t)cmd.size);
3144                 }
3145 #endif /* DEBUG */
3146                 /*
3147                  * kern_unlinkat will do its own start/finish writes and
3148                  * they do not nest, so drop ours here. Setting mp == NULL
3149                  * indicates that vn_finished_write is not needed down below.
3150                  */
3151                 vn_finished_write(mp);
3152                 mp = NULL;
3153                 error = kern_unlinkat(td, AT_FDCWD, (char *)(intptr_t)cmd.value,
3154                     UIO_USERSPACE, (ino_t)cmd.size);
3155                 break;
3156
3157         case FFS_SET_INODE:
3158                 if (ump->um_fsckpid != td->td_proc->p_pid) {
3159                         error = EPERM;
3160                         break;
3161                 }
3162 #ifdef DEBUG
3163                 if (fsckcmds) {
3164                         printf("%s: update inode %jd\n",
3165                             mp->mnt_stat.f_mntonname, (intmax_t)cmd.value);
3166                 }
3167 #endif /* DEBUG */
3168                 if ((error = ffs_vget(mp, (ino_t)cmd.value, LK_EXCLUSIVE, &vp)))
3169                         break;
3170                 AUDIT_ARG_VNODE1(vp);
3171                 ip = VTOI(vp);
3172                 if (I_IS_UFS1(ip))
3173                         error = copyin((void *)(intptr_t)cmd.size, ip->i_din1,
3174                             sizeof(struct ufs1_dinode));
3175                 else
3176                         error = copyin((void *)(intptr_t)cmd.size, ip->i_din2,
3177                             sizeof(struct ufs2_dinode));
3178                 if (error) {
3179                         vput(vp);
3180                         break;
3181                 }
3182                 ip->i_flag |= IN_CHANGE | IN_MODIFIED;
3183                 error = ffs_update(vp, 1);
3184                 vput(vp);
3185                 break;
3186
3187         case FFS_SET_BUFOUTPUT:
3188                 if (ump->um_fsckpid != td->td_proc->p_pid) {
3189                         error = EPERM;
3190                         break;
3191                 }
3192                 if (ITOUMP(VTOI(vp)) != ump) {
3193                         error = EINVAL;
3194                         break;
3195                 }
3196 #ifdef DEBUG
3197                 if (fsckcmds) {
3198                         printf("%s: %s buffered output for descriptor %jd\n",
3199                             mp->mnt_stat.f_mntonname,
3200                             cmd.size == 1 ? "enable" : "disable",
3201                             (intmax_t)cmd.value);
3202                 }
3203 #endif /* DEBUG */
3204                 if ((error = getvnode(td, cmd.value,
3205                     cap_rights_init(&rights, CAP_FSCK), &vfp)) != 0)
3206                         break;
3207                 if (vfp->f_vnode->v_type != VCHR) {
3208                         fdrop(vfp, td);
3209                         error = EINVAL;
3210                         break;
3211                 }
3212                 if (origops == NULL) {
3213                         origops = vfp->f_ops;
3214                         bcopy((void *)origops, (void *)&bufferedops,
3215                             sizeof(bufferedops));
3216                         bufferedops.fo_write = buffered_write;
3217                 }
3218                 if (cmd.size == 1)
3219                         atomic_store_rel_ptr((volatile uintptr_t *)&vfp->f_ops,
3220                             (uintptr_t)&bufferedops);
3221                 else
3222                         atomic_store_rel_ptr((volatile uintptr_t *)&vfp->f_ops,
3223                             (uintptr_t)origops);
3224                 fdrop(vfp, td);
3225                 break;
3226
3227         default:
3228 #ifdef DEBUG
3229                 if (fsckcmds) {
3230                         printf("Invalid request %d from fsck\n",
3231                             oidp->oid_number);
3232                 }
3233 #endif /* DEBUG */
3234                 error = EINVAL;
3235                 break;
3236
3237         }
3238         fdrop(fp, td);
3239         vn_finished_write(mp);
3240         return (error);
3241 }
3242
3243 /*
3244  * Function to switch a descriptor to use the buffer cache to stage
3245  * its I/O. This is needed so that writes to the filesystem device
3246  * will give snapshots a chance to copy modified blocks for which it
3247  * needs to retain copies.
3248  */
3249 static int
3250 buffered_write(fp, uio, active_cred, flags, td)
3251         struct file *fp;
3252         struct uio *uio;
3253         struct ucred *active_cred;
3254         int flags;
3255         struct thread *td;
3256 {
3257         struct vnode *devvp, *vp;
3258         struct inode *ip;
3259         struct buf *bp;
3260         struct fs *fs;
3261         struct filedesc *fdp;
3262         int error;
3263         daddr_t lbn;
3264
3265         /*
3266          * The devvp is associated with the /dev filesystem. To discover
3267          * the filesystem with which the device is associated, we depend
3268          * on the application setting the current directory to a location
3269          * within the filesystem being written. Yes, this is an ugly hack.
3270          */
3271         devvp = fp->f_vnode;
3272         if (!vn_isdisk(devvp, NULL))
3273                 return (EINVAL);
3274         fdp = td->td_proc->p_fd;
3275         FILEDESC_SLOCK(fdp);
3276         vp = fdp->fd_cdir;
3277         vref(vp);
3278         FILEDESC_SUNLOCK(fdp);
3279         vn_lock(vp, LK_SHARED | LK_RETRY);
3280         /*
3281          * Check that the current directory vnode indeed belongs to
3282          * UFS before trying to dereference UFS-specific v_data fields.
3283          */
3284         if (vp->v_op != &ffs_vnodeops1 && vp->v_op != &ffs_vnodeops2) {
3285                 vput(vp);
3286                 return (EINVAL);
3287         }
3288         ip = VTOI(vp);
3289         if (ITODEVVP(ip) != devvp) {
3290                 vput(vp);
3291                 return (EINVAL);
3292         }
3293         fs = ITOFS(ip);
3294         vput(vp);
3295         foffset_lock_uio(fp, uio, flags);
3296         vn_lock(devvp, LK_EXCLUSIVE | LK_RETRY);
3297 #ifdef DEBUG
3298         if (fsckcmds) {
3299                 printf("%s: buffered write for block %jd\n",
3300                     fs->fs_fsmnt, (intmax_t)btodb(uio->uio_offset));
3301         }
3302 #endif /* DEBUG */
3303         /*
3304          * All I/O must be contained within a filesystem block, start on
3305          * a fragment boundary, and be a multiple of fragments in length.
3306          */
3307         if (uio->uio_resid > fs->fs_bsize - (uio->uio_offset % fs->fs_bsize) ||
3308             fragoff(fs, uio->uio_offset) != 0 ||
3309             fragoff(fs, uio->uio_resid) != 0) {
3310                 error = EINVAL;
3311                 goto out;
3312         }
3313         lbn = numfrags(fs, uio->uio_offset);
3314         bp = getblk(devvp, lbn, uio->uio_resid, 0, 0, 0);
3315         bp->b_flags |= B_RELBUF;
3316         if ((error = uiomove((char *)bp->b_data, uio->uio_resid, uio)) != 0) {
3317                 brelse(bp);
3318                 goto out;
3319         }
3320         error = bwrite(bp);
3321 out:
3322         VOP_UNLOCK(devvp, 0);
3323         foffset_unlock_uio(fp, uio, flags | FOF_NEXTOFF);
3324         return (error);
3325 }