sys/ufs/ffs/ffs_alloc.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 1982, 1986, 1989, 1993
   3  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
   4  *
   5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   6  * modification, are permitted provided that the following conditions
   7  * are met:
   8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
   9  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  10  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  12  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  13  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  14  *    must display the following acknowledgement:
  15  *      This product includes software developed by the University of
  16  *      California, Berkeley and its contributors.
  17  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  18  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  19  *    without specific prior written permission.
  20  *
  21  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  22  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  23  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  24  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  25  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  26  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  27  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  28  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  29  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  30  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  31  * SUCH DAMAGE.
  32  *
  33  *      @(#)ffs_alloc.c 8.18 (Berkeley) 5/26/95
  34  * $FreeBSD$
  35  */
  36
  37 #include "opt_quota.h"
  38
  39 #include <sys/param.h>
  40 #include <sys/systm.h>
  41 #include <sys/buf.h>
  42 #include <sys/conf.h>
  43 #include <sys/proc.h>
  44 #include <sys/vnode.h>
  45 #include <sys/mount.h>
  46 #include <sys/kernel.h>
  47 #include <sys/sysctl.h>
  48 #include <sys/syslog.h>
  49
  50 #include <ufs/ufs/quota.h>
  51 #include <ufs/ufs/inode.h>
  52 #include <ufs/ufs/ufs_extern.h>
  53 #include <ufs/ufs/ufsmount.h>
  54
  55 #include <ufs/ffs/fs.h>
  56 #include <ufs/ffs/ffs_extern.h>
  57
  58 typedef ufs_daddr_t allocfcn_t __P((struct inode *ip, int cg, ufs_daddr_t bpref,
  59                                   int size));
  60
  61 static ufs_daddr_t ffs_alloccg __P((struct inode *, int, ufs_daddr_t, int));
  62 static ufs_daddr_t
  63               ffs_alloccgblk __P((struct inode *, struct buf *, ufs_daddr_t));
  64 #ifdef DIAGNOSTIC
  65 static int      ffs_checkblk __P((struct inode *, ufs_daddr_t, long));
  66 #endif
  67 static void     ffs_clusteracct __P((struct fs *, struct cg *, ufs_daddr_t,
  68                                      int));
  69 static ufs_daddr_t ffs_clusteralloc __P((struct inode *, int, ufs_daddr_t,
  70             int));
  71 static ino_t    ffs_dirpref __P((struct fs *));
  72 static ufs_daddr_t ffs_fragextend __P((struct inode *, int, long, int, int));
  73 static void     ffs_fserr __P((struct fs *, u_int, char *));
  74 static u_long   ffs_hashalloc
  75                     __P((struct inode *, int, long, int, allocfcn_t *));
  76 static ino_t    ffs_nodealloccg __P((struct inode *, int, ufs_daddr_t, int));
  77 static ufs_daddr_t ffs_mapsearch __P((struct fs *, struct cg *, ufs_daddr_t,
  78             int));
  79
  80 /*
  81  * Allocate a block in the file system.
  82  *
  83  * The size of the requested block is given, which must be some
  84  * multiple of fs_fsize and <= fs_bsize.
  85  * A preference may be optionally specified. If a preference is given
  86  * the following hierarchy is used to allocate a block:
  87  *   1) allocate the requested block.
  88  *   2) allocate a rotationally optimal block in the same cylinder.
  89  *   3) allocate a block in the same cylinder group.
  90  *   4) quadradically rehash into other cylinder groups, until an
  91  *      available block is located.
  92  * If no block preference is given the following heirarchy is used
  93  * to allocate a block:
  94  *   1) allocate a block in the cylinder group that contains the
  95  *      inode for the file.
  96  *   2) quadradically rehash into other cylinder groups, until an
  97  *      available block is located.
  98  */
  99 int
 100 ffs_alloc(ip, lbn, bpref, size, cred, bnp)
 101         register struct inode *ip;
 102         ufs_daddr_t lbn, bpref;
 103         int size;
 104         struct ucred *cred;
 105         ufs_daddr_t *bnp;
 106 {
 107         register struct fs *fs;
 108         ufs_daddr_t bno;
 109         int cg;
 110 #ifdef QUOTA
 111         int error;
 112 #endif
 113
 114         *bnp = 0;
 115         fs = ip->i_fs;
 116 #ifdef DIAGNOSTIC
 117         if ((u_int)size > fs->fs_bsize || fragoff(fs, size) != 0) {
 118                 printf("dev = %s, bsize = %ld, size = %d, fs = %s\n",
 119                     devtoname(ip->i_dev), (long)fs->fs_bsize, size,
 120                     fs->fs_fsmnt);
 121                 panic("ffs_alloc: bad size");
 122         }
 123         if (cred == NOCRED)
 124                 panic("ffs_alloc: missing credential");
 125 #endif /* DIAGNOSTIC */
 126         if (size == fs->fs_bsize && fs->fs_cstotal.cs_nbfree == 0)
 127                 goto nospace;
 128         if (cred->cr_uid != 0 &&
 129             freespace(fs, fs->fs_minfree) - numfrags(fs, size) < 0)
 130                 goto nospace;
 131 #ifdef QUOTA
 132         error = chkdq(ip, (long)btodb(size), cred, 0);
 133         if (error)
 134                 return (error);
 135 #endif
 136         if (bpref >= fs->fs_size)
 137                 bpref = 0;
 138         if (bpref == 0)
 139                 cg = ino_to_cg(fs, ip->i_number);
 140         else
 141                 cg = dtog(fs, bpref);
 142         bno = (ufs_daddr_t)ffs_hashalloc(ip, cg, (long)bpref, size,
 143                                          ffs_alloccg);
 144         if (bno > 0) {
 145                 ip->i_blocks += btodb(size);
 146                 ip->i_flag |= IN_CHANGE | IN_UPDATE;
 147                 *bnp = bno;
 148                 return (0);
 149         }
 150 #ifdef QUOTA
 151         /*
 152          * Restore user's disk quota because allocation failed.
 153          */
 154         (void) chkdq(ip, (long)-btodb(size), cred, FORCE);
 155 #endif
 156 nospace:
 157         ffs_fserr(fs, cred->cr_uid, "file system full");
 158         uprintf("\n%s: write failed, file system is full\n", fs->fs_fsmnt);
 159         return (ENOSPC);
 160 }
 161
 162 /*
 163  * Reallocate a fragment to a bigger size
 164  *
 165  * The number and size of the old block is given, and a preference
 166  * and new size is also specified. The allocator attempts to extend
 167  * the original block. Failing that, the regular block allocator is
 168  * invoked to get an appropriate block.
 169  */
 170 int
 171 ffs_realloccg(ip, lbprev, bpref, osize, nsize, cred, bpp)
 172         register struct inode *ip;
 173         ufs_daddr_t lbprev;
 174         ufs_daddr_t bpref;
 175         int osize, nsize;
 176         struct ucred *cred;
 177         struct buf **bpp;
 178 {
 179         register struct fs *fs;
 180         struct buf *bp;
 181         int cg, request, error;
 182         ufs_daddr_t bprev, bno;
 183
 184         *bpp = 0;
 185         fs = ip->i_fs;
 186 #ifdef DIAGNOSTIC
 187         if ((u_int)osize > fs->fs_bsize || fragoff(fs, osize) != 0 ||
 188             (u_int)nsize > fs->fs_bsize || fragoff(fs, nsize) != 0) {
 189                 printf(
 190                 "dev = %s, bsize = %ld, osize = %d, nsize = %d, fs = %s\n",
 191                     devtoname(ip->i_dev), (long)fs->fs_bsize, osize,
 192                     nsize, fs->fs_fsmnt);
 193                 panic("ffs_realloccg: bad size");
 194         }
 195         if (cred == NOCRED)
 196                 panic("ffs_realloccg: missing credential");
 197 #endif /* DIAGNOSTIC */
 198         if (cred->cr_uid != 0 &&
 199             freespace(fs, fs->fs_minfree) -  numfrags(fs, nsize - osize) < 0)
 200                 goto nospace;
 201         if ((bprev = ip->i_db[lbprev]) == 0) {
 202                 printf("dev = %s, bsize = %ld, bprev = %ld, fs = %s\n",
 203                     devtoname(ip->i_dev), (long)fs->fs_bsize, (long)bprev,
 204                     fs->fs_fsmnt);
 205                 panic("ffs_realloccg: bad bprev");
 206         }
 207         /*
 208          * Allocate the extra space in the buffer.
 209          */
 210         error = bread(ITOV(ip), lbprev, osize, NOCRED, &bp);
 211         if (error) {
 212                 brelse(bp);
 213                 return (error);
 214         }
 215
 216         if( bp->b_blkno == bp->b_lblkno) {
 217                 if( lbprev >= NDADDR)
 218                         panic("ffs_realloccg: lbprev out of range");
 219                 bp->b_blkno = fsbtodb(fs, bprev);
 220         }
 221
 222 #ifdef QUOTA
 223         error = chkdq(ip, (long)btodb(nsize - osize), cred, 0);
 224         if (error) {
 225                 brelse(bp);
 226                 return (error);
 227         }
 228 #endif
 229         /*
 230          * Check for extension in the existing location.
 231          */
 232         cg = dtog(fs, bprev);
 233         bno = ffs_fragextend(ip, cg, (long)bprev, osize, nsize);
 234         if (bno) {
 235                 if (bp->b_blkno != fsbtodb(fs, bno))
 236                         panic("ffs_realloccg: bad blockno");
 237                 ip->i_blocks += btodb(nsize - osize);
 238                 ip->i_flag |= IN_CHANGE | IN_UPDATE;
 239                 allocbuf(bp, nsize);
 240                 bp->b_flags |= B_DONE;
 241                 bzero((char *)bp->b_data + osize, (u_int)nsize - osize);
 242                 *bpp = bp;
 243                 return (0);
 244         }
 245         /*
 246          * Allocate a new disk location.
 247          */
 248         if (bpref >= fs->fs_size)
 249                 bpref = 0;
 250         switch ((int)fs->fs_optim) {
 251         case FS_OPTSPACE:
 252                 /*
 253                  * Allocate an exact sized fragment. Although this makes
 254                  * best use of space, we will waste time relocating it if
 255                  * the file continues to grow. If the fragmentation is
 256                  * less than half of the minimum free reserve, we choose
 257                  * to begin optimizing for time.
 258                  */
 259                 request = nsize;
 260                 if (fs->fs_minfree <= 5 ||
 261                     fs->fs_cstotal.cs_nffree >
 262                     (off_t)fs->fs_dsize * fs->fs_minfree / (2 * 100))
 263                         break;
 264                 log(LOG_NOTICE, "%s: optimization changed from SPACE to TIME\n",
 265                         fs->fs_fsmnt);
 266                 fs->fs_optim = FS_OPTTIME;
 267                 break;
 268         case FS_OPTTIME:
 269                 /*
 270                  * At this point we have discovered a file that is trying to
 271                  * grow a small fragment to a larger fragment. To save time,
 272                  * we allocate a full sized block, then free the unused portion.
 273                  * If the file continues to grow, the `ffs_fragextend' call
 274                  * above will be able to grow it in place without further
 275                  * copying. If aberrant programs cause disk fragmentation to
 276                  * grow within 2% of the free reserve, we choose to begin
 277                  * optimizing for space.
 278                  */
 279                 request = fs->fs_bsize;
 280                 if (fs->fs_cstotal.cs_nffree <
 281                     (off_t)fs->fs_dsize * (fs->fs_minfree - 2) / 100)
 282                         break;
 283                 log(LOG_NOTICE, "%s: optimization changed from TIME to SPACE\n",
 284                         fs->fs_fsmnt);
 285                 fs->fs_optim = FS_OPTSPACE;
 286                 break;
 287         default:
 288                 printf("dev = %s, optim = %ld, fs = %s\n",
 289                     devtoname(ip->i_dev), (long)fs->fs_optim, fs->fs_fsmnt);
 290                 panic("ffs_realloccg: bad optim");
 291                 /* NOTREACHED */
 292         }
 293         bno = (ufs_daddr_t)ffs_hashalloc(ip, cg, (long)bpref, request,
 294                                          ffs_alloccg);
 295         if (bno > 0) {
 296                 bp->b_blkno = fsbtodb(fs, bno);
 297                 if (!DOINGSOFTDEP(ITOV(ip)))
 298                         ffs_blkfree(ip, bprev, (long)osize);
 299                 if (nsize < request)
 300                         ffs_blkfree(ip, bno + numfrags(fs, nsize),
 301                             (long)(request - nsize));
 302                 ip->i_blocks += btodb(nsize - osize);
 303                 ip->i_flag |= IN_CHANGE | IN_UPDATE;
 304                 allocbuf(bp, nsize);
 305                 bp->b_flags |= B_DONE;
 306                 bzero((char *)bp->b_data + osize, (u_int)nsize - osize);
 307                 *bpp = bp;
 308                 return (0);
 309         }
 310 #ifdef QUOTA
 311         /*
 312          * Restore user's disk quota because allocation failed.
 313          */
 314         (void) chkdq(ip, (long)-btodb(nsize - osize), cred, FORCE);
 315 #endif
 316         brelse(bp);
 317 nospace:
 318         /*
 319          * no space available
 320          */
 321         ffs_fserr(fs, cred->cr_uid, "file system full");
 322         uprintf("\n%s: write failed, file system is full\n", fs->fs_fsmnt);
 323         return (ENOSPC);
 324 }
 325
 326 SYSCTL_NODE(_vfs, OID_AUTO, ffs, CTLFLAG_RW, 0, "FFS filesystem");
 327
 328 /*
 329  * Reallocate a sequence of blocks into a contiguous sequence of blocks.
 330  *
 331  * The vnode and an array of buffer pointers for a range of sequential
 332  * logical blocks to be made contiguous is given. The allocator attempts
 333  * to find a range of sequential blocks starting as close as possible to
 334  * an fs_rotdelay offset from the end of the allocation for the logical
 335  * block immediately preceeding the current range. If successful, the
 336  * physical block numbers in the buffer pointers and in the inode are
 337  * changed to reflect the new allocation. If unsuccessful, the allocation
 338  * is left unchanged. The success in doing the reallocation is returned.
 339  * Note that the error return is not reflected back to the user. Rather
 340  * the previous block allocation will be used.
 341  */
 342 static int doasyncfree = 1;
 343 SYSCTL_INT(_vfs_ffs, FFS_ASYNCFREE, doasyncfree, CTLFLAG_RW, &doasyncfree, 0, "");
 344
 345 static int doreallocblks = 1;
 346 SYSCTL_INT(_vfs_ffs, FFS_REALLOCBLKS, doreallocblks, CTLFLAG_RW, &doreallocblks, 0, "");
 347
 348 #ifdef DEBUG
 349 static volatile int prtrealloc = 0;
 350 #endif
 351
 352 int
 353 ffs_reallocblks(ap)
 354         struct vop_reallocblks_args /* {
 355                 struct vnode *a_vp;
 356                 struct cluster_save *a_buflist;
 357         } */ *ap;
 358 {
 359         struct fs *fs;
 360         struct inode *ip;
 361         struct vnode *vp;
 362         struct buf *sbp, *ebp;
 363         ufs_daddr_t *bap, *sbap, *ebap = 0;
 364         struct cluster_save *buflist;
 365         ufs_daddr_t start_lbn, end_lbn, soff, newblk, blkno;
 366         struct indir start_ap[NIADDR + 1], end_ap[NIADDR + 1], *idp;
 367         int i, len, start_lvl, end_lvl, pref, ssize;
 368
 369         if (doreallocblks == 0)
 370                 return (ENOSPC);
 371         vp = ap->a_vp;
 372         ip = VTOI(vp);
 373         fs = ip->i_fs;
 374         if (fs->fs_contigsumsize <= 0)
 375                 return (ENOSPC);
 376         buflist = ap->a_buflist;
 377         len = buflist->bs_nchildren;
 378         start_lbn = buflist->bs_children[0]->b_lblkno;
 379         end_lbn = start_lbn + len - 1;
 380 #ifdef DIAGNOSTIC
 381         for (i = 0; i < len; i++)
 382                 if (!ffs_checkblk(ip,
 383                    dbtofsb(fs, buflist->bs_children[i]->b_blkno), fs->fs_bsize))
 384                         panic("ffs_reallocblks: unallocated block 1");
 385         for (i = 1; i < len; i++)
 386                 if (buflist->bs_children[i]->b_lblkno != start_lbn + i)
 387                         panic("ffs_reallocblks: non-logical cluster");
 388         blkno = buflist->bs_children[0]->b_blkno;
 389         ssize = fsbtodb(fs, fs->fs_frag);
 390         for (i = 1; i < len - 1; i++)
 391                 if (buflist->bs_children[i]->b_blkno != blkno + (i * ssize))
 392                         panic("ffs_reallocblks: non-physical cluster %d", i);
 393 #endif
 394         /*
 395          * If the latest allocation is in a new cylinder group, assume that
 396          * the filesystem has decided to move and do not force it back to
 397          * the previous cylinder group.
 398          */
 399         if (dtog(fs, dbtofsb(fs, buflist->bs_children[0]->b_blkno)) !=
 400             dtog(fs, dbtofsb(fs, buflist->bs_children[len - 1]->b_blkno)))
 401                 return (ENOSPC);
 402         if (ufs_getlbns(vp, start_lbn, start_ap, &start_lvl) ||
 403             ufs_getlbns(vp, end_lbn, end_ap, &end_lvl))
 404                 return (ENOSPC);
 405         /*
 406          * Get the starting offset and block map for the first block.
 407          */
 408         if (start_lvl == 0) {
 409                 sbap = &ip->i_db[0];
 410                 soff = start_lbn;
 411         } else {
 412                 idp = &start_ap[start_lvl - 1];
 413                 if (bread(vp, idp->in_lbn, (int)fs->fs_bsize, NOCRED, &sbp)) {
 414                         brelse(sbp);
 415                         return (ENOSPC);
 416                 }
 417                 sbap = (ufs_daddr_t *)sbp->b_data;
 418                 soff = idp->in_off;
 419         }
 420         /*
 421          * Find the preferred location for the cluster.
 422          */
 423         pref = ffs_blkpref(ip, start_lbn, soff, sbap);
 424         /*
 425          * If the block range spans two block maps, get the second map.
 426          */
 427         if (end_lvl == 0 || (idp = &end_ap[end_lvl - 1])->in_off + 1 >= len) {
 428                 ssize = len;
 429         } else {
 430 #ifdef DIAGNOSTIC
 431                 if (start_ap[start_lvl-1].in_lbn == idp->in_lbn)
 432                         panic("ffs_reallocblk: start == end");
 433 #endif
 434                 ssize = len - (idp->in_off + 1);
 435                 if (bread(vp, idp->in_lbn, (int)fs->fs_bsize, NOCRED, &ebp))
 436                         goto fail;
 437                 ebap = (ufs_daddr_t *)ebp->b_data;
 438         }
 439         /*
 440          * Search the block map looking for an allocation of the desired size.
 441          */
 442         if ((newblk = (ufs_daddr_t)ffs_hashalloc(ip, dtog(fs, pref), (long)pref,
 443             len, ffs_clusteralloc)) == 0)
 444                 goto fail;
 445         /*
 446          * We have found a new contiguous block.
 447          *
 448          * First we have to replace the old block pointers with the new
 449          * block pointers in the inode and indirect blocks associated
 450          * with the file.
 451          */
 452 #ifdef DEBUG
 453         if (prtrealloc)
 454                 printf("realloc: ino %d, lbns %d-%d\n\told:", ip->i_number,
 455                     start_lbn, end_lbn);
 456 #endif
 457         blkno = newblk;
 458         for (bap = &sbap[soff], i = 0; i < len; i++, blkno += fs->fs_frag) {
 459                 if (i == ssize) {
 460                         bap = ebap;
 461                         soff = -i;
 462                 }
 463 #ifdef DIAGNOSTIC
 464                 if (!ffs_checkblk(ip,
 465                    dbtofsb(fs, buflist->bs_children[i]->b_blkno), fs->fs_bsize))
 466                         panic("ffs_reallocblks: unallocated block 2");
 467                 if (dbtofsb(fs, buflist->bs_children[i]->b_blkno) != *bap)
 468                         panic("ffs_reallocblks: alloc mismatch");
 469 #endif
 470 #ifdef DEBUG
 471                 if (prtrealloc)
 472                         printf(" %d,", *bap);
 473 #endif
 474                 if (DOINGSOFTDEP(vp)) {
 475                         if (sbap == &ip->i_db[0] && i < ssize)
 476                                 softdep_setup_allocdirect(ip, start_lbn + i,
 477                                     blkno, *bap, fs->fs_bsize, fs->fs_bsize,
 478                                     buflist->bs_children[i]);
 479                         else
 480                                 softdep_setup_allocindir_page(ip, start_lbn + i,
 481                                     i < ssize ? sbp : ebp, soff + i, blkno,
 482                                     *bap, buflist->bs_children[i]);
 483                 }
 484                 *bap++ = blkno;
 485         }
 486         /*
 487          * Next we must write out the modified inode and indirect blocks.
 488          * For strict correctness, the writes should be synchronous since
 489          * the old block values may have been written to disk. In practise
 490          * they are almost never written, but if we are concerned about
 491          * strict correctness, the `doasyncfree' flag should be set to zero.
 492          *
 493          * The test on `doasyncfree' should be changed to test a flag
 494          * that shows whether the associated buffers and inodes have
 495          * been written. The flag should be set when the cluster is
 496          * started and cleared whenever the buffer or inode is flushed.
 497          * We can then check below to see if it is set, and do the
 498          * synchronous write only when it has been cleared.
 499          */
 500         if (sbap != &ip->i_db[0]) {
 501                 if (doasyncfree)
 502                         bdwrite(sbp);
 503                 else
 504                         bwrite(sbp);
 505         } else {
 506                 ip->i_flag |= IN_CHANGE | IN_UPDATE;
 507                 if (!doasyncfree)
 508                         UFS_UPDATE(vp, 1);
 509         }
 510         if (ssize < len) {
 511                 if (doasyncfree)
 512                         bdwrite(ebp);
 513                 else
 514                         bwrite(ebp);
 515         }
 516         /*
 517          * Last, free the old blocks and assign the new blocks to the buffers.
 518          */
 519 #ifdef DEBUG
 520         if (prtrealloc)
 521                 printf("\n\tnew:");
 522 #endif
 523         for (blkno = newblk, i = 0; i < len; i++, blkno += fs->fs_frag) {
 524                 if (!DOINGSOFTDEP(vp))
 525                         ffs_blkfree(ip,
 526                             dbtofsb(fs, buflist->bs_children[i]->b_blkno),
 527                             fs->fs_bsize);
 528                 buflist->bs_children[i]->b_blkno = fsbtodb(fs, blkno);
 529 #ifdef DIAGNOSTIC
 530                 if (!ffs_checkblk(ip,
 531                    dbtofsb(fs, buflist->bs_children[i]->b_blkno), fs->fs_bsize))
 532                         panic("ffs_reallocblks: unallocated block 3");
 533 #endif
 534 #ifdef DEBUG
 535                 if (prtrealloc)
 536                         printf(" %d,", blkno);
 537 #endif
 538         }
 539 #ifdef DEBUG
 540         if (prtrealloc) {
 541                 prtrealloc--;
 542                 printf("\n");
 543         }
 544 #endif
 545         return (0);
 546
 547 fail:
 548         if (ssize < len)
 549                 brelse(ebp);
 550         if (sbap != &ip->i_db[0])
 551                 brelse(sbp);
 552         return (ENOSPC);
 553 }
 554
 555 /*
 556  * Allocate an inode in the file system.
 557  *
 558  * If allocating a directory, use ffs_dirpref to select the inode.
 559  * If allocating in a directory, the following hierarchy is followed:
 560  *   1) allocate the preferred inode.
 561  *   2) allocate an inode in the same cylinder group.
 562  *   3) quadradically rehash into other cylinder groups, until an
 563  *      available inode is located.
 564  * If no inode preference is given the following heirarchy is used
 565  * to allocate an inode:
 566  *   1) allocate an inode in cylinder group 0.
 567  *   2) quadradically rehash into other cylinder groups, until an
 568  *      available inode is located.
 569  */
 570 int
 571 ffs_valloc(pvp, mode, cred, vpp)
 572         struct vnode *pvp;
 573         int mode;
 574         struct ucred *cred;
 575         struct vnode **vpp;
 576 {
 577         register struct inode *pip;
 578         register struct fs *fs;
 579         register struct inode *ip;
 580         ino_t ino, ipref;
 581         int cg, error;
 582
 583         *vpp = NULL;
 584         pip = VTOI(pvp);
 585         fs = pip->i_fs;
 586         if (fs->fs_cstotal.cs_nifree == 0)
 587                 goto noinodes;
 588
 589         if ((mode & IFMT) == IFDIR)
 590                 ipref = ffs_dirpref(fs);
 591         else
 592                 ipref = pip->i_number;
 593         if (ipref >= fs->fs_ncg * fs->fs_ipg)
 594                 ipref = 0;
 595         cg = ino_to_cg(fs, ipref);
 596         ino = (ino_t)ffs_hashalloc(pip, cg, (long)ipref, mode,
 597                                         (allocfcn_t *)ffs_nodealloccg);
 598         if (ino == 0)
 599                 goto noinodes;
 600         error = VFS_VGET(pvp->v_mount, ino, vpp);
 601         if (error) {
 602                 UFS_VFREE(pvp, ino, mode);
 603                 return (error);
 604         }
 605         ip = VTOI(*vpp);
 606         if (ip->i_mode) {
 607                 printf("mode = 0%o, inum = %lu, fs = %s\n",
 608                     ip->i_mode, (u_long)ip->i_number, fs->fs_fsmnt);
 609                 panic("ffs_valloc: dup alloc");
 610         }
 611         if (ip->i_blocks) {                             /* XXX */
 612                 printf("free inode %s/%lu had %ld blocks\n",
 613                     fs->fs_fsmnt, (u_long)ino, (long)ip->i_blocks);
 614                 ip->i_blocks = 0;
 615         }
 616         ip->i_flags = 0;
 617         /*
 618          * Set up a new generation number for this inode.
 619          */
 620         if (ip->i_gen == 0 || ++ip->i_gen == 0)
 621                 ip->i_gen = random() / 2 + 1;
 622         return (0);
 623 noinodes:
 624         ffs_fserr(fs, cred->cr_uid, "out of inodes");
 625         uprintf("\n%s: create/symlink failed, no inodes free\n", fs->fs_fsmnt);
 626         return (ENOSPC);
 627 }
 628
 629 /*
 630  * Find a cylinder to place a directory.
 631  *
 632  * The policy implemented by this algorithm is to select from
 633  * among those cylinder groups with above the average number of
 634  * free inodes, the one with the smallest number of directories.
 635  */
 636 static ino_t
 637 ffs_dirpref(fs)
 638         register struct fs *fs;
 639 {
 640         int cg, minndir, mincg, avgifree;
 641
 642         avgifree = fs->fs_cstotal.cs_nifree / fs->fs_ncg;
 643         minndir = fs->fs_ipg;
 644         mincg = 0;
 645         for (cg = 0; cg < fs->fs_ncg; cg++)
 646                 if (fs->fs_cs(fs, cg).cs_ndir < minndir &&
 647                     fs->fs_cs(fs, cg).cs_nifree >= avgifree) {
 648                         mincg = cg;
 649                         minndir = fs->fs_cs(fs, cg).cs_ndir;
 650                 }
 651         return ((ino_t)(fs->fs_ipg * mincg));
 652 }
 653
 654 /*
 655  * Select the desired position for the next block in a file.  The file is
 656  * logically divided into sections. The first section is composed of the
 657  * direct blocks. Each additional section contains fs_maxbpg blocks.
 658  *
 659  * If no blocks have been allocated in the first section, the policy is to
 660  * request a block in the same cylinder group as the inode that describes
 661  * the file. If no blocks have been allocated in any other section, the
 662  * policy is to place the section in a cylinder group with a greater than
 663  * average number of free blocks.  An appropriate cylinder group is found
 664  * by using a rotor that sweeps the cylinder groups. When a new group of
 665  * blocks is needed, the sweep begins in the cylinder group following the
 666  * cylinder group from which the previous allocation was made. The sweep
 667  * continues until a cylinder group with greater than the average number
 668  * of free blocks is found. If the allocation is for the first block in an
 669  * indirect block, the information on the previous allocation is unavailable;
 670  * here a best guess is made based upon the logical block number being
 671  * allocated.
 672  *
 673  * If a section is already partially allocated, the policy is to
 674  * contiguously allocate fs_maxcontig blocks.  The end of one of these
 675  * contiguous blocks and the beginning of the next is physically separated
 676  * so that the disk head will be in transit between them for at least
 677  * fs_rotdelay milliseconds.  This is to allow time for the processor to
 678  * schedule another I/O transfer.
 679  */
 680 ufs_daddr_t
 681 ffs_blkpref(ip, lbn, indx, bap)
 682         struct inode *ip;
 683         ufs_daddr_t lbn;
 684         int indx;
 685         ufs_daddr_t *bap;
 686 {
 687         register struct fs *fs;
 688         register int cg;
 689         int avgbfree, startcg;
 690         ufs_daddr_t nextblk;
 691
 692         fs = ip->i_fs;
 693         if (indx % fs->fs_maxbpg == 0 || bap[indx - 1] == 0) {
 694                 if (lbn < NDADDR + NINDIR(fs)) {
 695                         cg = ino_to_cg(fs, ip->i_number);
 696                         return (fs->fs_fpg * cg + fs->fs_frag);
 697                 }
 698                 /*
 699                  * Find a cylinder with greater than average number of
 700                  * unused data blocks.
 701                  */
 702                 if (indx == 0 || bap[indx - 1] == 0)
 703                         startcg =
 704                             ino_to_cg(fs, ip->i_number) + lbn / fs->fs_maxbpg;
 705                 else
 706                         startcg = dtog(fs, bap[indx - 1]) + 1;
 707                 startcg %= fs->fs_ncg;
 708                 avgbfree = fs->fs_cstotal.cs_nbfree / fs->fs_ncg;
 709                 for (cg = startcg; cg < fs->fs_ncg; cg++)
 710                         if (fs->fs_cs(fs, cg).cs_nbfree >= avgbfree) {
 711                                 fs->fs_cgrotor = cg;
 712                                 return (fs->fs_fpg * cg + fs->fs_frag);
 713                         }
 714                 for (cg = 0; cg <= startcg; cg++)
 715                         if (fs->fs_cs(fs, cg).cs_nbfree >= avgbfree) {
 716                                 fs->fs_cgrotor = cg;
 717                                 return (fs->fs_fpg * cg + fs->fs_frag);
 718                         }
 719                 return (0);
 720         }
 721         /*
 722          * One or more previous blocks have been laid out. If less
 723          * than fs_maxcontig previous blocks are contiguous, the
 724          * next block is requested contiguously, otherwise it is
 725          * requested rotationally delayed by fs_rotdelay milliseconds.
 726          */
 727         nextblk = bap[indx - 1] + fs->fs_frag;
 728         if (fs->fs_rotdelay == 0 || indx < fs->fs_maxcontig ||
 729             bap[indx - fs->fs_maxcontig] +
 730             blkstofrags(fs, fs->fs_maxcontig) != nextblk)
 731                 return (nextblk);
 732         /*
 733          * Here we convert ms of delay to frags as:
 734          * (frags) = (ms) * (rev/sec) * (sect/rev) /
 735          *      ((sect/frag) * (ms/sec))
 736          * then round up to the next block.
 737          */
 738         nextblk += roundup(fs->fs_rotdelay * fs->fs_rps * fs->fs_nsect /
 739             (NSPF(fs) * 1000), fs->fs_frag);
 740         return (nextblk);
 741 }
 742
 743 /*
 744  * Implement the cylinder overflow algorithm.
 745  *
 746  * The policy implemented by this algorithm is:
 747  *   1) allocate the block in its requested cylinder group.
 748  *   2) quadradically rehash on the cylinder group number.
 749  *   3) brute force search for a free block.
 750  */
 751 /*VARARGS5*/
 752 static u_long
 753 ffs_hashalloc(ip, cg, pref, size, allocator)
 754         struct inode *ip;
 755         int cg;
 756         long pref;
 757         int size;       /* size for data blocks, mode for inodes */
 758         allocfcn_t *allocator;
 759 {
 760         register struct fs *fs;
 761         long result;    /* XXX why not same type as we return? */
 762         int i, icg = cg;
 763
 764         fs = ip->i_fs;
 765         /*
 766          * 1: preferred cylinder group
 767          */
 768         result = (*allocator)(ip, cg, pref, size);
 769         if (result)
 770                 return (result);
 771         /*
 772          * 2: quadratic rehash
 773          */
 774         for (i = 1; i < fs->fs_ncg; i *= 2) {
 775                 cg += i;
 776                 if (cg >= fs->fs_ncg)
 777                         cg -= fs->fs_ncg;
 778                 result = (*allocator)(ip, cg, 0, size);
 779                 if (result)
 780                         return (result);
 781         }
 782         /*
 783          * 3: brute force search
 784          * Note that we start at i == 2, since 0 was checked initially,
 785          * and 1 is always checked in the quadratic rehash.
 786          */
 787         cg = (icg + 2) % fs->fs_ncg;
 788         for (i = 2; i < fs->fs_ncg; i++) {
 789                 result = (*allocator)(ip, cg, 0, size);
 790                 if (result)
 791                         return (result);
 792                 cg++;
 793                 if (cg == fs->fs_ncg)
 794                         cg = 0;
 795         }
 796         return (0);
 797 }
 798
 799 /*
 800  * Determine whether a fragment can be extended.
 801  *
 802  * Check to see if the necessary fragments are available, and
 803  * if they are, allocate them.
 804  */
 805 static ufs_daddr_t
 806 ffs_fragextend(ip, cg, bprev, osize, nsize)
 807         struct inode *ip;
 808         int cg;
 809         long bprev;
 810         int osize, nsize;
 811 {
 812         register struct fs *fs;
 813         register struct cg *cgp;
 814         struct buf *bp;
 815         long bno;
 816         int frags, bbase;
 817         int i, error;
 818         u_int8_t *blksfree;
 819
 820         fs = ip->i_fs;
 821         if (fs->fs_cs(fs, cg).cs_nffree < numfrags(fs, nsize - osize))
 822                 return (0);
 823         frags = numfrags(fs, nsize);
 824         bbase = fragnum(fs, bprev);
 825         if (bbase > fragnum(fs, (bprev + frags - 1))) {
 826                 /* cannot extend across a block boundary */
 827                 return (0);
 828         }
 829         error = bread(ip->i_devvp, fsbtodb(fs, cgtod(fs, cg)),
 830                 (int)fs->fs_cgsize, NOCRED, &bp);
 831         if (error) {
 832                 brelse(bp);
 833                 return (0);
 834         }
 835         cgp = (struct cg *)bp->b_data;
 836         if (!cg_chkmagic(cgp)) {
 837                 brelse(bp);
 838                 return (0);
 839         }
 840         bp->b_xflags |= BX_BKGRDWRITE;
 841         cgp->cg_time = time_second;
 842         bno = dtogd(fs, bprev);
 843         blksfree = cg_blksfree(cgp);
 844         for (i = numfrags(fs, osize); i < frags; i++)
 845                 if (isclr(blksfree, bno + i)) {
 846                         brelse(bp);
 847                         return (0);
 848                 }
 849         /*
 850          * the current fragment can be extended
 851          * deduct the count on fragment being extended into
 852          * increase the count on the remaining fragment (if any)
 853          * allocate the extended piece
 854          */
 855         for (i = frags; i < fs->fs_frag - bbase; i++)
 856                 if (isclr(blksfree, bno + i))
 857                         break;
 858         cgp->cg_frsum[i - numfrags(fs, osize)]--;
 859         if (i != frags)
 860                 cgp->cg_frsum[i - frags]++;
 861         for (i = numfrags(fs, osize); i < frags; i++) {
 862                 clrbit(blksfree, bno + i);
 863                 cgp->cg_cs.cs_nffree--;
 864                 fs->fs_cstotal.cs_nffree--;
 865                 fs->fs_cs(fs, cg).cs_nffree--;
 866         }
 867         fs->fs_fmod = 1;
 868         if (DOINGSOFTDEP(ITOV(ip)))
 869                 softdep_setup_blkmapdep(bp, fs, bprev);
 870         bdwrite(bp);
 871         return (bprev);
 872 }
 873
 874 /*
 875  * Determine whether a block can be allocated.
 876  *
 877  * Check to see if a block of the appropriate size is available,
 878  * and if it is, allocate it.
 879  */
 880 static ufs_daddr_t
 881 ffs_alloccg(ip, cg, bpref, size)
 882         struct inode *ip;
 883         int cg;
 884         ufs_daddr_t bpref;
 885         int size;
 886 {
 887         register struct fs *fs;
 888         register struct cg *cgp;
 889         struct buf *bp;
 890         register int i;
 891         ufs_daddr_t bno, blkno;
 892         int allocsiz, error, frags;
 893         u_int8_t *blksfree;
 894
 895         fs = ip->i_fs;
 896         if (fs->fs_cs(fs, cg).cs_nbfree == 0 && size == fs->fs_bsize)
 897                 return (0);
 898         error = bread(ip->i_devvp, fsbtodb(fs, cgtod(fs, cg)),
 899                 (int)fs->fs_cgsize, NOCRED, &bp);
 900         if (error) {
 901                 brelse(bp);
 902                 return (0);
 903         }
 904         cgp = (struct cg *)bp->b_data;
 905         if (!cg_chkmagic(cgp) ||
 906             (cgp->cg_cs.cs_nbfree == 0 && size == fs->fs_bsize)) {
 907                 brelse(bp);
 908                 return (0);
 909         }
 910         bp->b_xflags |= BX_BKGRDWRITE;
 911         cgp->cg_time = time_second;
 912         if (size == fs->fs_bsize) {
 913                 bno = ffs_alloccgblk(ip, bp, bpref);
 914                 bdwrite(bp);
 915                 return (bno);
 916         }
 917         /*
 918          * check to see if any fragments are already available
 919          * allocsiz is the size which will be allocated, hacking
 920          * it down to a smaller size if necessary
 921          */
 922         blksfree = cg_blksfree(cgp);
 923         frags = numfrags(fs, size);
 924         for (allocsiz = frags; allocsiz < fs->fs_frag; allocsiz++)
 925                 if (cgp->cg_frsum[allocsiz] != 0)
 926                         break;
 927         if (allocsiz == fs->fs_frag) {
 928                 /*
 929                  * no fragments were available, so a block will be
 930                  * allocated, and hacked up
 931                  */
 932                 if (cgp->cg_cs.cs_nbfree == 0) {
 933                         brelse(bp);
 934                         return (0);
 935                 }
 936                 bno = ffs_alloccgblk(ip, bp, bpref);
 937                 bpref = dtogd(fs, bno);
 938                 for (i = frags; i < fs->fs_frag; i++)
 939                         setbit(blksfree, bpref + i);
 940                 i = fs->fs_frag - frags;
 941                 cgp->cg_cs.cs_nffree += i;
 942                 fs->fs_cstotal.cs_nffree += i;
 943                 fs->fs_cs(fs, cg).cs_nffree += i;
 944                 fs->fs_fmod = 1;
 945                 cgp->cg_frsum[i]++;
 946                 bdwrite(bp);
 947                 return (bno);
 948         }
 949         bno = ffs_mapsearch(fs, cgp, bpref, allocsiz);
 950         if (bno < 0) {
 951                 brelse(bp);
 952                 return (0);
 953         }
 954         for (i = 0; i < frags; i++)
 955                 clrbit(blksfree, bno + i);
 956         cgp->cg_cs.cs_nffree -= frags;
 957         fs->fs_cstotal.cs_nffree -= frags;
 958         fs->fs_cs(fs, cg).cs_nffree -= frags;
 959         fs->fs_fmod = 1;
 960         cgp->cg_frsum[allocsiz]--;
 961         if (frags != allocsiz)
 962                 cgp->cg_frsum[allocsiz - frags]++;
 963         blkno = cg * fs->fs_fpg + bno;
 964         if (DOINGSOFTDEP(ITOV(ip)))
 965                 softdep_setup_blkmapdep(bp, fs, blkno);
 966         bdwrite(bp);
 967         return ((u_long)blkno);
 968 }
 969
 970 /*
 971  * Allocate a block in a cylinder group.
 972  *
 973  * This algorithm implements the following policy:
 974  *   1) allocate the requested block.
 975  *   2) allocate a rotationally optimal block in the same cylinder.
 976  *   3) allocate the next available block on the block rotor for the
 977  *      specified cylinder group.
 978  * Note that this routine only allocates fs_bsize blocks; these
 979  * blocks may be fragmented by the routine that allocates them.
 980  */
 981 static ufs_daddr_t
 982 ffs_alloccgblk(ip, bp, bpref)
 983         struct inode *ip;
 984         struct buf *bp;
 985         ufs_daddr_t bpref;
 986 {
 987         struct fs *fs;
 988         struct cg *cgp;
 989         ufs_daddr_t bno, blkno;
 990         int cylno, pos, delta;
 991         short *cylbp;
 992         register int i;
 993         u_int8_t *blksfree;
 994
 995         fs = ip->i_fs;
 996         cgp = (struct cg *)bp->b_data;
 997         blksfree = cg_blksfree(cgp);
 998         if (bpref == 0 || dtog(fs, bpref) != cgp->cg_cgx) {
 999                 bpref = cgp->cg_rotor;
1000                 goto norot;
1001         }
1002         bpref = blknum(fs, bpref);
1003         bpref = dtogd(fs, bpref);
1004         /*
1005          * if the requested block is available, use it
1006          */
1007         if (ffs_isblock(fs, blksfree, fragstoblks(fs, bpref))) {
1008                 bno = bpref;
1009                 goto gotit;
1010         }
1011         if (fs->fs_nrpos <= 1 || fs->fs_cpc == 0) {
1012                 /*
1013                  * Block layout information is not available.
1014                  * Leaving bpref unchanged means we take the
1015                  * next available free block following the one
1016                  * we just allocated. Hopefully this will at
1017                  * least hit a track cache on drives of unknown
1018                  * geometry (e.g. SCSI).
1019                  */
1020                 goto norot;
1021         }
1022         /*
1023          * check for a block available on the same cylinder
1024          */
1025         cylno = cbtocylno(fs, bpref);
1026         if (cg_blktot(cgp)[cylno] == 0)
1027                 goto norot;
1028         /*
1029          * check the summary information to see if a block is
1030          * available in the requested cylinder starting at the
1031          * requested rotational position and proceeding around.
1032          */
1033         cylbp = cg_blks(fs, cgp, cylno);
1034         pos = cbtorpos(fs, bpref);
1035         for (i = pos; i < fs->fs_nrpos; i++)
1036                 if (cylbp[i] > 0)
1037                         break;
1038         if (i == fs->fs_nrpos)
1039                 for (i = 0; i < pos; i++)
1040                         if (cylbp[i] > 0)
1041                                 break;
1042         if (cylbp[i] > 0) {
1043                 /*
1044                  * found a rotational position, now find the actual
1045                  * block. A panic if none is actually there.
1046                  */
1047                 pos = cylno % fs->fs_cpc;
1048                 bno = (cylno - pos) * fs->fs_spc / NSPB(fs);
1049                 if (fs_postbl(fs, pos)[i] == -1) {
1050                         printf("pos = %d, i = %d, fs = %s\n",
1051                             pos, i, fs->fs_fsmnt);
1052                         panic("ffs_alloccgblk: cyl groups corrupted");
1053                 }
1054                 for (i = fs_postbl(fs, pos)[i];; ) {
1055                         if (ffs_isblock(fs, blksfree, bno + i)) {
1056                                 bno = blkstofrags(fs, (bno + i));
1057                                 goto gotit;
1058                         }
1059                         delta = fs_rotbl(fs)[i];
1060                         if (delta <= 0 ||
1061                             delta + i > fragstoblks(fs, fs->fs_fpg))
1062                                 break;
1063                         i += delta;
1064                 }
1065                 printf("pos = %d, i = %d, fs = %s\n", pos, i, fs->fs_fsmnt);
1066                 panic("ffs_alloccgblk: can't find blk in cyl");
1067         }
1068 norot:
1069         /*
1070          * no blocks in the requested cylinder, so take next
1071          * available one in this cylinder group.
1072          */
1073         bno = ffs_mapsearch(fs, cgp, bpref, (int)fs->fs_frag);
1074         if (bno < 0)
1075                 return (0);
1076         cgp->cg_rotor = bno;
1077 gotit:
1078         blkno = fragstoblks(fs, bno);
1079         ffs_clrblock(fs, blksfree, (long)blkno);
1080         ffs_clusteracct(fs, cgp, blkno, -1);
1081         cgp->cg_cs.cs_nbfree--;
1082         fs->fs_cstotal.cs_nbfree--;
1083         fs->fs_cs(fs, cgp->cg_cgx).cs_nbfree--;
1084         cylno = cbtocylno(fs, bno);
1085         cg_blks(fs, cgp, cylno)[cbtorpos(fs, bno)]--;
1086         cg_blktot(cgp)[cylno]--;
1087         fs->fs_fmod = 1;
1088         blkno = cgp->cg_cgx * fs->fs_fpg + bno;
1089         if (DOINGSOFTDEP(ITOV(ip)))
1090                 softdep_setup_blkmapdep(bp, fs, blkno);
1091         return (blkno);
1092 }
1093
1094 /*
1095  * Determine whether a cluster can be allocated.
1096  *
1097  * We do not currently check for optimal rotational layout if there
1098  * are multiple choices in the same cylinder group. Instead we just
1099  * take the first one that we find following bpref.
1100  */
1101 static ufs_daddr_t
1102 ffs_clusteralloc(ip, cg, bpref, len)
1103         struct inode *ip;
1104         int cg;
1105         ufs_daddr_t bpref;
1106         int len;
1107 {
1108         register struct fs *fs;
1109         register struct cg *cgp;
1110         struct buf *bp;
1111         int i, got, run, bno, bit, map;
1112         u_char *mapp;
1113         int32_t *lp;
1114         u_int8_t *blksfree;
1115
1116         fs = ip->i_fs;
1117         if (fs->fs_maxcluster[cg] < len)
1118                 return (0);
1119         if (bread(ip->i_devvp, fsbtodb(fs, cgtod(fs, cg)), (int)fs->fs_cgsize,
1120             NOCRED, &bp))
1121                 goto fail;
1122         cgp = (struct cg *)bp->b_data;
1123         if (!cg_chkmagic(cgp))
1124                 goto fail;
1125         bp->b_xflags |= BX_BKGRDWRITE;
1126         /*
1127          * Check to see if a cluster of the needed size (or bigger) is
1128          * available in this cylinder group.
1129          */
1130         lp = &cg_clustersum(cgp)[len];
1131         for (i = len; i <= fs->fs_contigsumsize; i++)
1132                 if (*lp++ > 0)
1133                         break;
1134         if (i > fs->fs_contigsumsize) {
1135                 /*
1136                  * This is the first time looking for a cluster in this
1137                  * cylinder group. Update the cluster summary information
1138                  * to reflect the true maximum sized cluster so that
1139                  * future cluster allocation requests can avoid reading
1140                  * the cylinder group map only to find no clusters.
1141                  */
1142                 lp = &cg_clustersum(cgp)[len - 1];
1143                 for (i = len - 1; i > 0; i--)
1144                         if (*lp-- > 0)
1145                                 break;
1146                 fs->fs_maxcluster[cg] = i;
1147                 goto fail;
1148         }
1149         /*
1150          * Search the cluster map to find a big enough cluster.
1151          * We take the first one that we find, even if it is larger
1152          * than we need as we prefer to get one close to the previous
1153          * block allocation. We do not search before the current
1154          * preference point as we do not want to allocate a block
1155          * that is allocated before the previous one (as we will
1156          * then have to wait for another pass of the elevator
1157          * algorithm before it will be read). We prefer to fail and
1158          * be recalled to try an allocation in the next cylinder group.
1159          */
1160         if (dtog(fs, bpref) != cg)
1161                 bpref = 0;
1162         else
1163                 bpref = fragstoblks(fs, dtogd(fs, blknum(fs, bpref)));
1164         mapp = &cg_clustersfree(cgp)[bpref / NBBY];
1165         map = *mapp++;
1166         bit = 1 << (bpref % NBBY);
1167         for (run = 0, got = bpref; got < cgp->cg_nclusterblks; got++) {
1168                 if ((map & bit) == 0) {
1169                         run = 0;
1170                 } else {
1171                         run++;
1172                         if (run == len)
1173                                 break;
1174                 }
1175                 if ((got & (NBBY - 1)) != (NBBY - 1)) {
1176                         bit <<= 1;
1177                 } else {
1178                         map = *mapp++;
1179                         bit = 1;
1180                 }
1181         }
1182         if (got >= cgp->cg_nclusterblks)
1183                 goto fail;
1184         /*
1185          * Allocate the cluster that we have found.
1186          */
1187         blksfree = cg_blksfree(cgp);
1188         for (i = 1; i <= len; i++)
1189                 if (!ffs_isblock(fs, blksfree, got - run + i))
1190                         panic("ffs_clusteralloc: map mismatch");
1191         bno = cg * fs->fs_fpg + blkstofrags(fs, got - run + 1);
1192         if (dtog(fs, bno) != cg)
1193                 panic("ffs_clusteralloc: allocated out of group");
1194         len = blkstofrags(fs, len);
1195         for (i = 0; i < len; i += fs->fs_frag)
1196                 if ((got = ffs_alloccgblk(ip, bp, bno + i)) != bno + i)
1197                         panic("ffs_clusteralloc: lost block");
1198         bdwrite(bp);
1199         return (bno);
1200
1201 fail:
1202         brelse(bp);
1203         return (0);
1204 }
1205
1206 /*
1207  * Determine whether an inode can be allocated.
1208  *
1209  * Check to see if an inode is available, and if it is,
1210  * allocate it using the following policy:
1211  *   1) allocate the requested inode.
1212  *   2) allocate the next available inode after the requested
1213  *      inode in the specified cylinder group.
1214  */
1215 static ino_t
1216 ffs_nodealloccg(ip, cg, ipref, mode)
1217         struct inode *ip;
1218         int cg;
1219         ufs_daddr_t ipref;
1220         int mode;
1221 {
1222         register struct fs *fs;
1223         register struct cg *cgp;
1224         struct buf *bp;
1225         u_int8_t *inosused;
1226         int error, start, len, loc, map, i;
1227
1228         fs = ip->i_fs;
1229         if (fs->fs_cs(fs, cg).cs_nifree == 0)
1230                 return (0);
1231         error = bread(ip->i_devvp, fsbtodb(fs, cgtod(fs, cg)),
1232                 (int)fs->fs_cgsize, NOCRED, &bp);
1233         if (error) {
1234                 brelse(bp);
1235                 return (0);
1236         }
1237         cgp = (struct cg *)bp->b_data;
1238         if (!cg_chkmagic(cgp) || cgp->cg_cs.cs_nifree == 0) {
1239                 brelse(bp);
1240                 return (0);
1241         }
1242         bp->b_xflags |= BX_BKGRDWRITE;
1243         cgp->cg_time = time_second;
1244         inosused = cg_inosused(cgp);
1245         if (ipref) {
1246                 ipref %= fs->fs_ipg;
1247                 if (isclr(inosused, ipref))
1248                         goto gotit;
1249         }
1250         start = cgp->cg_irotor / NBBY;
1251         len = howmany(fs->fs_ipg - cgp->cg_irotor, NBBY);
1252         loc = skpc(0xff, len, &inosused[start]);
1253         if (loc == 0) {
1254                 len = start + 1;
1255                 start = 0;
1256                 loc = skpc(0xff, len, &inosused[0]);
1257                 if (loc == 0) {
1258                         printf("cg = %d, irotor = %ld, fs = %s\n",
1259                             cg, (long)cgp->cg_irotor, fs->fs_fsmnt);
1260                         panic("ffs_nodealloccg: map corrupted");
1261                         /* NOTREACHED */
1262                 }
1263         }
1264         i = start + len - loc;
1265         map = inosused[i];
1266         ipref = i * NBBY;
1267         for (i = 1; i < (1 << NBBY); i <<= 1, ipref++) {
1268                 if ((map & i) == 0) {
1269                         cgp->cg_irotor = ipref;
1270                         goto gotit;
1271                 }
1272         }
1273         printf("fs = %s\n", fs->fs_fsmnt);
1274         panic("ffs_nodealloccg: block not in map");
1275         /* NOTREACHED */
1276 gotit:
1277         if (DOINGSOFTDEP(ITOV(ip)))
1278                 softdep_setup_inomapdep(bp, ip, cg * fs->fs_ipg + ipref);
1279         setbit(inosused, ipref);
1280         cgp->cg_cs.cs_nifree--;
1281         fs->fs_cstotal.cs_nifree--;
1282         fs->fs_cs(fs, cg).cs_nifree--;
1283         fs->fs_fmod = 1;
1284         if ((mode & IFMT) == IFDIR) {
1285                 cgp->cg_cs.cs_ndir++;
1286                 fs->fs_cstotal.cs_ndir++;
1287                 fs->fs_cs(fs, cg).cs_ndir++;
1288         }
1289         bdwrite(bp);
1290         return (cg * fs->fs_ipg + ipref);
1291 }
1292
1293 /*
1294  * Free a block or fragment.
1295  *
1296  * The specified block or fragment is placed back in the
1297  * free map. If a fragment is deallocated, a possible
1298  * block reassembly is checked.
1299  */
1300 void
1301 ffs_blkfree(ip, bno, size)
1302         register struct inode *ip;
1303         ufs_daddr_t bno;
1304         long size;
1305 {
1306         register struct fs *fs;
1307         register struct cg *cgp;
1308         struct buf *bp;
1309         ufs_daddr_t blkno;
1310         int i, error, cg, blk, frags, bbase;
1311         u_int8_t *blksfree;
1312
1313         fs = ip->i_fs;
1314         VOP_FREEBLKS(ip->i_devvp, fsbtodb(fs, bno), size);
1315         if ((u_int)size > fs->fs_bsize || fragoff(fs, size) != 0 ||
1316             fragnum(fs, bno) + numfrags(fs, size) > fs->fs_frag) {
1317                 printf("dev=%s, bno = %ld, bsize = %ld, size = %ld, fs = %s\n",
1318                     devtoname(ip->i_dev), (long)bno, (long)fs->fs_bsize, size,
1319                     fs->fs_fsmnt);
1320                 panic("ffs_blkfree: bad size");
1321         }
1322         cg = dtog(fs, bno);
1323         if ((u_int)bno >= fs->fs_size) {
1324                 printf("bad block %ld, ino %lu\n",
1325                     (long)bno, (u_long)ip->i_number);
1326                 ffs_fserr(fs, ip->i_uid, "bad block");
1327                 return;
1328         }
1329         error = bread(ip->i_devvp, fsbtodb(fs, cgtod(fs, cg)),
1330                 (int)fs->fs_cgsize, NOCRED, &bp);
1331         if (error) {
1332                 brelse(bp);
1333                 return;
1334         }
1335         cgp = (struct cg *)bp->b_data;
1336         if (!cg_chkmagic(cgp)) {
1337                 brelse(bp);
1338                 return;
1339         }
1340         bp->b_xflags |= BX_BKGRDWRITE;
1341         cgp->cg_time = time_second;
1342         bno = dtogd(fs, bno);
1343         blksfree = cg_blksfree(cgp);
1344         if (size == fs->fs_bsize) {
1345                 blkno = fragstoblks(fs, bno);
1346                 if (!ffs_isfreeblock(fs, blksfree, blkno)) {
1347                         printf("dev = %s, block = %ld, fs = %s\n",
1348                             devtoname(ip->i_dev), (long)bno, fs->fs_fsmnt);
1349                         panic("ffs_blkfree: freeing free block");
1350                 }
1351                 ffs_setblock(fs, blksfree, blkno);
1352                 ffs_clusteracct(fs, cgp, blkno, 1);
1353                 cgp->cg_cs.cs_nbfree++;
1354                 fs->fs_cstotal.cs_nbfree++;
1355                 fs->fs_cs(fs, cg).cs_nbfree++;
1356                 i = cbtocylno(fs, bno);
1357                 cg_blks(fs, cgp, i)[cbtorpos(fs, bno)]++;
1358                 cg_blktot(cgp)[i]++;
1359         } else {
1360                 bbase = bno - fragnum(fs, bno);
1361                 /*
1362                  * decrement the counts associated with the old frags
1363                  */
1364                 blk = blkmap(fs, blksfree, bbase);
1365                 ffs_fragacct(fs, blk, cgp->cg_frsum, -1);
1366                 /*
1367                  * deallocate the fragment
1368                  */
1369                 frags = numfrags(fs, size);
1370                 for (i = 0; i < frags; i++) {
1371                         if (isset(blksfree, bno + i)) {
1372                                 printf("dev = %s, block = %ld, fs = %s\n",
1373                                     devtoname(ip->i_dev), (long)(bno + i),
1374                                     fs->fs_fsmnt);
1375                                 panic("ffs_blkfree: freeing free frag");
1376                         }
1377                         setbit(blksfree, bno + i);
1378                 }
1379                 cgp->cg_cs.cs_nffree += i;
1380                 fs->fs_cstotal.cs_nffree += i;
1381                 fs->fs_cs(fs, cg).cs_nffree += i;
1382                 /*
1383                  * add back in counts associated with the new frags
1384                  */
1385                 blk = blkmap(fs, blksfree, bbase);
1386                 ffs_fragacct(fs, blk, cgp->cg_frsum, 1);
1387                 /*
1388                  * if a complete block has been reassembled, account for it
1389                  */
1390                 blkno = fragstoblks(fs, bbase);
1391                 if (ffs_isblock(fs, blksfree, blkno)) {
1392                         cgp->cg_cs.cs_nffree -= fs->fs_frag;
1393                         fs->fs_cstotal.cs_nffree -= fs->fs_frag;
1394                         fs->fs_cs(fs, cg).cs_nffree -= fs->fs_frag;
1395                         ffs_clusteracct(fs, cgp, blkno, 1);
1396                         cgp->cg_cs.cs_nbfree++;
1397                         fs->fs_cstotal.cs_nbfree++;
1398                         fs->fs_cs(fs, cg).cs_nbfree++;
1399                         i = cbtocylno(fs, bbase);
1400                         cg_blks(fs, cgp, i)[cbtorpos(fs, bbase)]++;
1401                         cg_blktot(cgp)[i]++;
1402                 }
1403         }
1404         fs->fs_fmod = 1;
1405         bdwrite(bp);
1406 }
1407
1408 #ifdef DIAGNOSTIC
1409 /*
1410  * Verify allocation of a block or fragment. Returns true if block or
1411  * fragment is allocated, false if it is free.
1412  */
1413 static int
1414 ffs_checkblk(ip, bno, size)
1415         struct inode *ip;
1416         ufs_daddr_t bno;
1417         long size;
1418 {
1419         struct fs *fs;
1420         struct cg *cgp;
1421         struct buf *bp;
1422         int i, error, frags, free;
1423         u_int8_t *blksfree;
1424
1425         fs = ip->i_fs;
1426         if ((u_int)size > fs->fs_bsize || fragoff(fs, size) != 0) {
1427                 printf("bsize = %ld, size = %ld, fs = %s\n",
1428                     (long)fs->fs_bsize, size, fs->fs_fsmnt);
1429                 panic("ffs_checkblk: bad size");
1430         }
1431         if ((u_int)bno >= fs->fs_size)
1432                 panic("ffs_checkblk: bad block %d", bno);
1433         error = bread(ip->i_devvp, fsbtodb(fs, cgtod(fs, dtog(fs, bno))),
1434                 (int)fs->fs_cgsize, NOCRED, &bp);
1435         if (error)
1436                 panic("ffs_checkblk: cg bread failed");
1437         cgp = (struct cg *)bp->b_data;
1438         if (!cg_chkmagic(cgp))
1439                 panic("ffs_checkblk: cg magic mismatch");
1440         bp->b_xflags |= BX_BKGRDWRITE;
1441         blksfree = cg_blksfree(cgp);
1442         bno = dtogd(fs, bno);
1443         if (size == fs->fs_bsize) {
1444                 free = ffs_isblock(fs, blksfree, fragstoblks(fs, bno));
1445         } else {
1446                 frags = numfrags(fs, size);
1447                 for (free = 0, i = 0; i < frags; i++)
1448                         if (isset(blksfree, bno + i))
1449                                 free++;
1450                 if (free != 0 && free != frags)
1451                         panic("ffs_checkblk: partially free fragment");
1452         }
1453         brelse(bp);
1454         return (!free);
1455 }
1456 #endif /* DIAGNOSTIC */
1457
1458 /*
1459  * Free an inode.
1460  */
1461 int
1462 ffs_vfree( pvp, ino, mode)
1463         struct vnode *pvp;
1464         ino_t ino;
1465         int mode;
1466 {
1467         if (DOINGSOFTDEP(pvp)) {
1468                 softdep_freefile(pvp, ino, mode);
1469                 return (0);
1470         }
1471         return (ffs_freefile(pvp, ino, mode));
1472 }
1473
1474 /*
1475  * Do the actual free operation.
1476  * The specified inode is placed back in the free map.
1477  */
1478  int
1479  ffs_freefile( pvp, ino, mode)
1480         struct vnode *pvp;
1481         ino_t ino;
1482         int mode;
1483 {
1484         register struct fs *fs;
1485         register struct cg *cgp;
1486         register struct inode *pip;
1487         struct buf *bp;
1488         int error, cg;
1489         u_int8_t *inosused;
1490
1491         pip = VTOI(pvp);
1492         fs = pip->i_fs;
1493         if ((u_int)ino >= fs->fs_ipg * fs->fs_ncg)
1494                 panic("ffs_vfree: range: dev = (%d,%d), ino = %d, fs = %s",
1495                     major(pip->i_dev), minor(pip->i_dev), ino, fs->fs_fsmnt);
1496         cg = ino_to_cg(fs, ino);
1497         error = bread(pip->i_devvp, fsbtodb(fs, cgtod(fs, cg)),
1498                 (int)fs->fs_cgsize, NOCRED, &bp);
1499         if (error) {
1500                 brelse(bp);
1501                 return (error);
1502         }
1503         cgp = (struct cg *)bp->b_data;
1504         if (!cg_chkmagic(cgp)) {
1505                 brelse(bp);
1506                 return (0);
1507         }
1508         bp->b_xflags |= BX_BKGRDWRITE;
1509         cgp->cg_time = time_second;
1510         inosused = cg_inosused(cgp);
1511         ino %= fs->fs_ipg;
1512         if (isclr(inosused, ino)) {
1513                 printf("dev = %s, ino = %lu, fs = %s\n",
1514                     devtoname(pip->i_dev), (u_long)ino, fs->fs_fsmnt);
1515                 if (fs->fs_ronly == 0)
1516                         panic("ffs_vfree: freeing free inode");
1517         }
1518         clrbit(inosused, ino);
1519         if (ino < cgp->cg_irotor)
1520                 cgp->cg_irotor = ino;
1521         cgp->cg_cs.cs_nifree++;
1522         fs->fs_cstotal.cs_nifree++;
1523         fs->fs_cs(fs, cg).cs_nifree++;
1524         if ((mode & IFMT) == IFDIR) {
1525                 cgp->cg_cs.cs_ndir--;
1526                 fs->fs_cstotal.cs_ndir--;
1527                 fs->fs_cs(fs, cg).cs_ndir--;
1528         }
1529         fs->fs_fmod = 1;
1530         bdwrite(bp);
1531         return (0);
1532 }
1533
1534 /*
1535  * Find a block of the specified size in the specified cylinder group.
1536  *
1537  * It is a panic if a request is made to find a block if none are
1538  * available.
1539  */
1540 static ufs_daddr_t
1541 ffs_mapsearch(fs, cgp, bpref, allocsiz)
1542         register struct fs *fs;
1543         register struct cg *cgp;
1544         ufs_daddr_t bpref;
1545         int allocsiz;
1546 {
1547         ufs_daddr_t bno;
1548         int start, len, loc, i;
1549         int blk, field, subfield, pos;
1550         u_int8_t *blksfree;
1551
1552         /*
1553          * find the fragment by searching through the free block
1554          * map for an appropriate bit pattern
1555          */
1556         if (bpref)
1557                 start = dtogd(fs, bpref) / NBBY;
1558         else
1559                 start = cgp->cg_frotor / NBBY;
1560         blksfree = cg_blksfree(cgp);
1561         len = howmany(fs->fs_fpg, NBBY) - start;
1562         loc = scanc((u_int)len, (u_char *)&blksfree[start],
1563                 (u_char *)fragtbl[fs->fs_frag],
1564                 (u_char)(1 << (allocsiz - 1 + (fs->fs_frag % NBBY))));
1565         if (loc == 0) {
1566                 len = start + 1;
1567                 start = 0;
1568                 loc = scanc((u_int)len, (u_char *)&blksfree[0],
1569                         (u_char *)fragtbl[fs->fs_frag],
1570                         (u_char)(1 << (allocsiz - 1 + (fs->fs_frag % NBBY))));
1571                 if (loc == 0) {
1572                         printf("start = %d, len = %d, fs = %s\n",
1573                             start, len, fs->fs_fsmnt);
1574                         panic("ffs_alloccg: map corrupted");
1575                         /* NOTREACHED */
1576                 }
1577         }
1578         bno = (start + len - loc) * NBBY;
1579         cgp->cg_frotor = bno;
1580         /*
1581          * found the byte in the map
1582          * sift through the bits to find the selected frag
1583          */
1584         for (i = bno + NBBY; bno < i; bno += fs->fs_frag) {
1585                 blk = blkmap(fs, blksfree, bno);
1586                 blk <<= 1;
1587                 field = around[allocsiz];
1588                 subfield = inside[allocsiz];
1589                 for (pos = 0; pos <= fs->fs_frag - allocsiz; pos++) {
1590                         if ((blk & field) == subfield)
1591                                 return (bno + pos);
1592                         field <<= 1;
1593                         subfield <<= 1;
1594                 }
1595         }
1596         printf("bno = %lu, fs = %s\n", (u_long)bno, fs->fs_fsmnt);
1597         panic("ffs_alloccg: block not in map");
1598         return (-1);
1599 }
1600
1601 /*
1602  * Update the cluster map because of an allocation or free.
1603  *
1604  * Cnt == 1 means free; cnt == -1 means allocating.
1605  */
1606 static void
1607 ffs_clusteracct(fs, cgp, blkno, cnt)
1608         struct fs *fs;
1609         struct cg *cgp;
1610         ufs_daddr_t blkno;
1611         int cnt;
1612 {
1613         int32_t *sump;
1614         int32_t *lp;
1615         u_char *freemapp, *mapp;
1616         int i, start, end, forw, back, map, bit;
1617
1618         if (fs->fs_contigsumsize <= 0)
1619                 return;
1620         freemapp = cg_clustersfree(cgp);
1621         sump = cg_clustersum(cgp);
1622         /*
1623          * Allocate or clear the actual block.
1624          */
1625         if (cnt > 0)
1626                 setbit(freemapp, blkno);
1627         else
1628                 clrbit(freemapp, blkno);
1629         /*
1630          * Find the size of the cluster going forward.
1631          */
1632         start = blkno + 1;
1633         end = start + fs->fs_contigsumsize;
1634         if (end >= cgp->cg_nclusterblks)
1635                 end = cgp->cg_nclusterblks;
1636         mapp = &freemapp[start / NBBY];
1637         map = *mapp++;
1638         bit = 1 << (start % NBBY);
1639         for (i = start; i < end; i++) {
1640                 if ((map & bit) == 0)
1641                         break;
1642                 if ((i & (NBBY - 1)) != (NBBY - 1)) {
1643                         bit <<= 1;
1644                 } else {
1645                         map = *mapp++;
1646                         bit = 1;
1647                 }
1648         }
1649         forw = i - start;
1650         /*
1651          * Find the size of the cluster going backward.
1652          */
1653         start = blkno - 1;
1654         end = start - fs->fs_contigsumsize;
1655         if (end < 0)
1656                 end = -1;
1657         mapp = &freemapp[start / NBBY];
1658         map = *mapp--;
1659         bit = 1 << (start % NBBY);
1660         for (i = start; i > end; i--) {
1661                 if ((map & bit) == 0)
1662                         break;
1663                 if ((i & (NBBY - 1)) != 0) {
1664                         bit >>= 1;
1665                 } else {
1666                         map = *mapp--;
1667                         bit = 1 << (NBBY - 1);
1668                 }
1669         }
1670         back = start - i;
1671         /*
1672          * Account for old cluster and the possibly new forward and
1673          * back clusters.
1674          */
1675         i = back + forw + 1;
1676         if (i > fs->fs_contigsumsize)
1677                 i = fs->fs_contigsumsize;
1678         sump[i] += cnt;
1679         if (back > 0)
1680                 sump[back] -= cnt;
1681         if (forw > 0)
1682                 sump[forw] -= cnt;
1683         /*
1684          * Update cluster summary information.
1685          */
1686         lp = &sump[fs->fs_contigsumsize];
1687         for (i = fs->fs_contigsumsize; i > 0; i--)
1688                 if (*lp-- > 0)
1689                         break;
1690         fs->fs_maxcluster[cgp->cg_cgx] = i;
1691 }
1692
1693 /*
1694  * Fserr prints the name of a file system with an error diagnostic.
1695  *
1696  * The form of the error message is:
1697  *      fs: error message
1698  */
1699 static void
1700 ffs_fserr(fs, uid, cp)
1701         struct fs *fs;
1702         u_int uid;
1703         char *cp;
1704 {
1705         struct proc *p = curproc;       /* XXX */
1706
1707         log(LOG_ERR, "pid %d (%s), uid %d on %s: %s\n", p ? p->p_pid : -1,
1708                         p ? p->p_comm : "-", uid, fs->fs_fsmnt, cp);
1709 }