]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/ufs/ffs/ffs_alloc.c
Merge ACPICA 20170531.
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / ufs / ffs / ffs_alloc.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 2002 Networks Associates Technology, Inc.
3  * All rights reserved.
4  *
5  * This software was developed for the FreeBSD Project by Marshall
6  * Kirk McKusick and Network Associates Laboratories, the Security
7  * Research Division of Network Associates, Inc. under DARPA/SPAWAR
8  * contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as part of the DARPA CHATS
9  * research program
10  *
11  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
12  * modification, are permitted provided that the following conditions
13  * are met:
14  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
16  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
17  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
18  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
19  *
20  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
21  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
22  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
23  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
24  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
25  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
26  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
27  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
28  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
29  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
30  * SUCH DAMAGE.
31  *
32  * Copyright (c) 1982, 1986, 1989, 1993
33  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
34  *
35  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
36  * modification, are permitted provided that the following conditions
37  * are met:
38  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
39  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
40  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
41  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
42  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
43  * 3. Neither the name of the University nor the names of its contributors
44  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
45  *    without specific prior written permission.
46  *
47  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
48  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
49  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
50  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
51  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
52  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
53  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
54  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
55  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
56  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
57  * SUCH DAMAGE.
58  *
59  *      @(#)ffs_alloc.c 8.18 (Berkeley) 5/26/95
60  */
61
62 #include <sys/cdefs.h>
63 __FBSDID("$FreeBSD$");
64
65 #include "opt_quota.h"
66
67 #include <sys/param.h>
68 #include <sys/capsicum.h>
69 #include <sys/systm.h>
70 #include <sys/bio.h>
71 #include <sys/buf.h>
72 #include <sys/conf.h>
73 #include <sys/fcntl.h>
74 #include <sys/file.h>
75 #include <sys/filedesc.h>
76 #include <sys/priv.h>
77 #include <sys/proc.h>
78 #include <sys/vnode.h>
79 #include <sys/mount.h>
80 #include <sys/kernel.h>
81 #include <sys/syscallsubr.h>
82 #include <sys/sysctl.h>
83 #include <sys/syslog.h>
84 #include <sys/taskqueue.h>
85
86 #include <security/audit/audit.h>
87
88 #include <geom/geom.h>
89
90 #include <ufs/ufs/dir.h>
91 #include <ufs/ufs/extattr.h>
92 #include <ufs/ufs/quota.h>
93 #include <ufs/ufs/inode.h>
94 #include <ufs/ufs/ufs_extern.h>
95 #include <ufs/ufs/ufsmount.h>
96
97 #include <ufs/ffs/fs.h>
98 #include <ufs/ffs/ffs_extern.h>
99 #include <ufs/ffs/softdep.h>
100
101 typedef ufs2_daddr_t allocfcn_t(struct inode *ip, u_int cg, ufs2_daddr_t bpref,
102                                   int size, int rsize);
103
104 static ufs2_daddr_t ffs_alloccg(struct inode *, u_int, ufs2_daddr_t, int, int);
105 static ufs2_daddr_t
106               ffs_alloccgblk(struct inode *, struct buf *, ufs2_daddr_t, int);
107 static void     ffs_blkfree_cg(struct ufsmount *, struct fs *,
108                     struct vnode *, ufs2_daddr_t, long, ino_t,
109                     struct workhead *);
110 static void     ffs_blkfree_trim_completed(struct bio *);
111 static void     ffs_blkfree_trim_task(void *ctx, int pending __unused);
112 #ifdef INVARIANTS
113 static int      ffs_checkblk(struct inode *, ufs2_daddr_t, long);
114 #endif
115 static ufs2_daddr_t ffs_clusteralloc(struct inode *, u_int, ufs2_daddr_t, int);
116 static ino_t    ffs_dirpref(struct inode *);
117 static ufs2_daddr_t ffs_fragextend(struct inode *, u_int, ufs2_daddr_t,
118                     int, int);
119 static ufs2_daddr_t     ffs_hashalloc
120                 (struct inode *, u_int, ufs2_daddr_t, int, int, allocfcn_t *);
121 static ufs2_daddr_t ffs_nodealloccg(struct inode *, u_int, ufs2_daddr_t, int,
122                     int);
123 static ufs1_daddr_t ffs_mapsearch(struct fs *, struct cg *, ufs2_daddr_t, int);
124 static int      ffs_reallocblks_ufs1(struct vop_reallocblks_args *);
125 static int      ffs_reallocblks_ufs2(struct vop_reallocblks_args *);
126
127 /*
128  * Allocate a block in the filesystem.
129  *
130  * The size of the requested block is given, which must be some
131  * multiple of fs_fsize and <= fs_bsize.
132  * A preference may be optionally specified. If a preference is given
133  * the following hierarchy is used to allocate a block:
134  *   1) allocate the requested block.
135  *   2) allocate a rotationally optimal block in the same cylinder.
136  *   3) allocate a block in the same cylinder group.
137  *   4) quadradically rehash into other cylinder groups, until an
138  *      available block is located.
139  * If no block preference is given the following hierarchy is used
140  * to allocate a block:
141  *   1) allocate a block in the cylinder group that contains the
142  *      inode for the file.
143  *   2) quadradically rehash into other cylinder groups, until an
144  *      available block is located.
145  */
146 int
147 ffs_alloc(ip, lbn, bpref, size, flags, cred, bnp)
148         struct inode *ip;
149         ufs2_daddr_t lbn, bpref;
150         int size, flags;
151         struct ucred *cred;
152         ufs2_daddr_t *bnp;
153 {
154         struct fs *fs;
155         struct ufsmount *ump;
156         ufs2_daddr_t bno;
157         u_int cg, reclaimed;
158         static struct timeval lastfail;
159         static int curfail;
160         int64_t delta;
161 #ifdef QUOTA
162         int error;
163 #endif
164
165         *bnp = 0;
166         ump = ITOUMP(ip);
167         fs = ump->um_fs;
168         mtx_assert(UFS_MTX(ump), MA_OWNED);
169 #ifdef INVARIANTS
170         if ((u_int)size > fs->fs_bsize || fragoff(fs, size) != 0) {
171                 printf("dev = %s, bsize = %ld, size = %d, fs = %s\n",
172                     devtoname(ump->um_dev), (long)fs->fs_bsize, size,
173                     fs->fs_fsmnt);
174                 panic("ffs_alloc: bad size");
175         }
176         if (cred == NOCRED)
177                 panic("ffs_alloc: missing credential");
178 #endif /* INVARIANTS */
179         reclaimed = 0;
180 retry:
181 #ifdef QUOTA
182         UFS_UNLOCK(ump);
183         error = chkdq(ip, btodb(size), cred, 0);
184         if (error)
185                 return (error);
186         UFS_LOCK(ump);
187 #endif
188         if (size == fs->fs_bsize && fs->fs_cstotal.cs_nbfree == 0)
189                 goto nospace;
190         if (priv_check_cred(cred, PRIV_VFS_BLOCKRESERVE, 0) &&
191             freespace(fs, fs->fs_minfree) - numfrags(fs, size) < 0)
192                 goto nospace;
193         if (bpref >= fs->fs_size)
194                 bpref = 0;
195         if (bpref == 0)
196                 cg = ino_to_cg(fs, ip->i_number);
197         else
198                 cg = dtog(fs, bpref);
199         bno = ffs_hashalloc(ip, cg, bpref, size, size, ffs_alloccg);
200         if (bno > 0) {
201                 delta = btodb(size);
202                 DIP_SET(ip, i_blocks, DIP(ip, i_blocks) + delta);
203                 if (flags & IO_EXT)
204                         ip->i_flag |= IN_CHANGE;
205                 else
206                         ip->i_flag |= IN_CHANGE | IN_UPDATE;
207                 *bnp = bno;
208                 return (0);
209         }
210 nospace:
211 #ifdef QUOTA
212         UFS_UNLOCK(ump);
213         /*
214          * Restore user's disk quota because allocation failed.
215          */
216         (void) chkdq(ip, -btodb(size), cred, FORCE);
217         UFS_LOCK(ump);
218 #endif
219         if (reclaimed == 0 && (flags & IO_BUFLOCKED) == 0) {
220                 reclaimed = 1;
221                 softdep_request_cleanup(fs, ITOV(ip), cred, FLUSH_BLOCKS_WAIT);
222                 goto retry;
223         }
224         UFS_UNLOCK(ump);
225         if (reclaimed > 0 && ppsratecheck(&lastfail, &curfail, 1)) {
226                 ffs_fserr(fs, ip->i_number, "filesystem full");
227                 uprintf("\n%s: write failed, filesystem is full\n",
228                     fs->fs_fsmnt);
229         }
230         return (ENOSPC);
231 }
232
233 /*
234  * Reallocate a fragment to a bigger size
235  *
236  * The number and size of the old block is given, and a preference
237  * and new size is also specified. The allocator attempts to extend
238  * the original block. Failing that, the regular block allocator is
239  * invoked to get an appropriate block.
240  */
241 int
242 ffs_realloccg(ip, lbprev, bprev, bpref, osize, nsize, flags, cred, bpp)
243         struct inode *ip;
244         ufs2_daddr_t lbprev;
245         ufs2_daddr_t bprev;
246         ufs2_daddr_t bpref;
247         int osize, nsize, flags;
248         struct ucred *cred;
249         struct buf **bpp;
250 {
251         struct vnode *vp;
252         struct fs *fs;
253         struct buf *bp;
254         struct ufsmount *ump;
255         u_int cg, request, reclaimed;
256         int error, gbflags;
257         ufs2_daddr_t bno;
258         static struct timeval lastfail;
259         static int curfail;
260         int64_t delta;
261
262         vp = ITOV(ip);
263         ump = ITOUMP(ip);
264         fs = ump->um_fs;
265         bp = NULL;
266         gbflags = (flags & BA_UNMAPPED) != 0 ? GB_UNMAPPED : 0;
267
268         mtx_assert(UFS_MTX(ump), MA_OWNED);
269 #ifdef INVARIANTS
270         if (vp->v_mount->mnt_kern_flag & MNTK_SUSPENDED)
271                 panic("ffs_realloccg: allocation on suspended filesystem");
272         if ((u_int)osize > fs->fs_bsize || fragoff(fs, osize) != 0 ||
273             (u_int)nsize > fs->fs_bsize || fragoff(fs, nsize) != 0) {
274                 printf(
275                 "dev = %s, bsize = %ld, osize = %d, nsize = %d, fs = %s\n",
276                     devtoname(ump->um_dev), (long)fs->fs_bsize, osize,
277                     nsize, fs->fs_fsmnt);
278                 panic("ffs_realloccg: bad size");
279         }
280         if (cred == NOCRED)
281                 panic("ffs_realloccg: missing credential");
282 #endif /* INVARIANTS */
283         reclaimed = 0;
284 retry:
285         if (priv_check_cred(cred, PRIV_VFS_BLOCKRESERVE, 0) &&
286             freespace(fs, fs->fs_minfree) -  numfrags(fs, nsize - osize) < 0) {
287                 goto nospace;
288         }
289         if (bprev == 0) {
290                 printf("dev = %s, bsize = %ld, bprev = %jd, fs = %s\n",
291                     devtoname(ump->um_dev), (long)fs->fs_bsize, (intmax_t)bprev,
292                     fs->fs_fsmnt);
293                 panic("ffs_realloccg: bad bprev");
294         }
295         UFS_UNLOCK(ump);
296         /*
297          * Allocate the extra space in the buffer.
298          */
299         error = bread_gb(vp, lbprev, osize, NOCRED, gbflags, &bp);
300         if (error) {
301                 brelse(bp);
302                 return (error);
303         }
304
305         if (bp->b_blkno == bp->b_lblkno) {
306                 if (lbprev >= UFS_NDADDR)
307                         panic("ffs_realloccg: lbprev out of range");
308                 bp->b_blkno = fsbtodb(fs, bprev);
309         }
310
311 #ifdef QUOTA
312         error = chkdq(ip, btodb(nsize - osize), cred, 0);
313         if (error) {
314                 brelse(bp);
315                 return (error);
316         }
317 #endif
318         /*
319          * Check for extension in the existing location.
320          */
321         *bpp = NULL;
322         cg = dtog(fs, bprev);
323         UFS_LOCK(ump);
324         bno = ffs_fragextend(ip, cg, bprev, osize, nsize);
325         if (bno) {
326                 if (bp->b_blkno != fsbtodb(fs, bno))
327                         panic("ffs_realloccg: bad blockno");
328                 delta = btodb(nsize - osize);
329                 DIP_SET(ip, i_blocks, DIP(ip, i_blocks) + delta);
330                 if (flags & IO_EXT)
331                         ip->i_flag |= IN_CHANGE;
332                 else
333                         ip->i_flag |= IN_CHANGE | IN_UPDATE;
334                 allocbuf(bp, nsize);
335                 bp->b_flags |= B_DONE;
336                 vfs_bio_bzero_buf(bp, osize, nsize - osize);
337                 if ((bp->b_flags & (B_MALLOC | B_VMIO)) == B_VMIO)
338                         vfs_bio_set_valid(bp, osize, nsize - osize);
339                 *bpp = bp;
340                 return (0);
341         }
342         /*
343          * Allocate a new disk location.
344          */
345         if (bpref >= fs->fs_size)
346                 bpref = 0;
347         switch ((int)fs->fs_optim) {
348         case FS_OPTSPACE:
349                 /*
350                  * Allocate an exact sized fragment. Although this makes
351                  * best use of space, we will waste time relocating it if
352                  * the file continues to grow. If the fragmentation is
353                  * less than half of the minimum free reserve, we choose
354                  * to begin optimizing for time.
355                  */
356                 request = nsize;
357                 if (fs->fs_minfree <= 5 ||
358                     fs->fs_cstotal.cs_nffree >
359                     (off_t)fs->fs_dsize * fs->fs_minfree / (2 * 100))
360                         break;
361                 log(LOG_NOTICE, "%s: optimization changed from SPACE to TIME\n",
362                         fs->fs_fsmnt);
363                 fs->fs_optim = FS_OPTTIME;
364                 break;
365         case FS_OPTTIME:
366                 /*
367                  * At this point we have discovered a file that is trying to
368                  * grow a small fragment to a larger fragment. To save time,
369                  * we allocate a full sized block, then free the unused portion.
370                  * If the file continues to grow, the `ffs_fragextend' call
371                  * above will be able to grow it in place without further
372                  * copying. If aberrant programs cause disk fragmentation to
373                  * grow within 2% of the free reserve, we choose to begin
374                  * optimizing for space.
375                  */
376                 request = fs->fs_bsize;
377                 if (fs->fs_cstotal.cs_nffree <
378                     (off_t)fs->fs_dsize * (fs->fs_minfree - 2) / 100)
379                         break;
380                 log(LOG_NOTICE, "%s: optimization changed from TIME to SPACE\n",
381                         fs->fs_fsmnt);
382                 fs->fs_optim = FS_OPTSPACE;
383                 break;
384         default:
385                 printf("dev = %s, optim = %ld, fs = %s\n",
386                     devtoname(ump->um_dev), (long)fs->fs_optim, fs->fs_fsmnt);
387                 panic("ffs_realloccg: bad optim");
388                 /* NOTREACHED */
389         }
390         bno = ffs_hashalloc(ip, cg, bpref, request, nsize, ffs_alloccg);
391         if (bno > 0) {
392                 bp->b_blkno = fsbtodb(fs, bno);
393                 if (!DOINGSOFTDEP(vp))
394                         ffs_blkfree(ump, fs, ump->um_devvp, bprev, (long)osize,
395                             ip->i_number, vp->v_type, NULL);
396                 delta = btodb(nsize - osize);
397                 DIP_SET(ip, i_blocks, DIP(ip, i_blocks) + delta);
398                 if (flags & IO_EXT)
399                         ip->i_flag |= IN_CHANGE;
400                 else
401                         ip->i_flag |= IN_CHANGE | IN_UPDATE;
402                 allocbuf(bp, nsize);
403                 bp->b_flags |= B_DONE;
404                 vfs_bio_bzero_buf(bp, osize, nsize - osize);
405                 if ((bp->b_flags & (B_MALLOC | B_VMIO)) == B_VMIO)
406                         vfs_bio_set_valid(bp, osize, nsize - osize);
407                 *bpp = bp;
408                 return (0);
409         }
410 #ifdef QUOTA
411         UFS_UNLOCK(ump);
412         /*
413          * Restore user's disk quota because allocation failed.
414          */
415         (void) chkdq(ip, -btodb(nsize - osize), cred, FORCE);
416         UFS_LOCK(ump);
417 #endif
418 nospace:
419         /*
420          * no space available
421          */
422         if (reclaimed == 0 && (flags & IO_BUFLOCKED) == 0) {
423                 reclaimed = 1;
424                 UFS_UNLOCK(ump);
425                 if (bp) {
426                         brelse(bp);
427                         bp = NULL;
428                 }
429                 UFS_LOCK(ump);
430                 softdep_request_cleanup(fs, vp, cred, FLUSH_BLOCKS_WAIT);
431                 goto retry;
432         }
433         UFS_UNLOCK(ump);
434         if (bp)
435                 brelse(bp);
436         if (reclaimed > 0 && ppsratecheck(&lastfail, &curfail, 1)) {
437                 ffs_fserr(fs, ip->i_number, "filesystem full");
438                 uprintf("\n%s: write failed, filesystem is full\n",
439                     fs->fs_fsmnt);
440         }
441         return (ENOSPC);
442 }
443
444 /*
445  * Reallocate a sequence of blocks into a contiguous sequence of blocks.
446  *
447  * The vnode and an array of buffer pointers for a range of sequential
448  * logical blocks to be made contiguous is given. The allocator attempts
449  * to find a range of sequential blocks starting as close as possible
450  * from the end of the allocation for the logical block immediately
451  * preceding the current range. If successful, the physical block numbers
452  * in the buffer pointers and in the inode are changed to reflect the new
453  * allocation. If unsuccessful, the allocation is left unchanged. The
454  * success in doing the reallocation is returned. Note that the error
455  * return is not reflected back to the user. Rather the previous block
456  * allocation will be used.
457  */
458
459 SYSCTL_NODE(_vfs, OID_AUTO, ffs, CTLFLAG_RW, 0, "FFS filesystem");
460
461 static int doasyncfree = 1;
462 SYSCTL_INT(_vfs_ffs, OID_AUTO, doasyncfree, CTLFLAG_RW, &doasyncfree, 0,
463 "do not force synchronous writes when blocks are reallocated");
464
465 static int doreallocblks = 1;
466 SYSCTL_INT(_vfs_ffs, OID_AUTO, doreallocblks, CTLFLAG_RW, &doreallocblks, 0,
467 "enable block reallocation");
468
469 static int maxclustersearch = 10;
470 SYSCTL_INT(_vfs_ffs, OID_AUTO, maxclustersearch, CTLFLAG_RW, &maxclustersearch,
471 0, "max number of cylinder group to search for contigous blocks");
472
473 #ifdef DEBUG
474 static volatile int prtrealloc = 0;
475 #endif
476
477 int
478 ffs_reallocblks(ap)
479         struct vop_reallocblks_args /* {
480                 struct vnode *a_vp;
481                 struct cluster_save *a_buflist;
482         } */ *ap;
483 {
484         struct ufsmount *ump;
485
486         /*
487          * If the underlying device can do deletes, then skip reallocating
488          * the blocks of this file into contiguous sequences. Devices that
489          * benefit from BIO_DELETE also benefit from not moving the data.
490          * These devices are flash and therefore work less well with this
491          * optimization. Also skip if reallocblks has been disabled globally.
492          */
493         ump = ap->a_vp->v_mount->mnt_data;
494         if (ump->um_candelete || doreallocblks == 0)
495                 return (ENOSPC);
496
497         /*
498          * We can't wait in softdep prealloc as it may fsync and recurse
499          * here.  Instead we simply fail to reallocate blocks if this
500          * rare condition arises.
501          */
502         if (DOINGSOFTDEP(ap->a_vp))
503                 if (softdep_prealloc(ap->a_vp, MNT_NOWAIT) != 0)
504                         return (ENOSPC);
505         if (ump->um_fstype == UFS1)
506                 return (ffs_reallocblks_ufs1(ap));
507         return (ffs_reallocblks_ufs2(ap));
508 }
509         
510 static int
511 ffs_reallocblks_ufs1(ap)
512         struct vop_reallocblks_args /* {
513                 struct vnode *a_vp;
514                 struct cluster_save *a_buflist;
515         } */ *ap;
516 {
517         struct fs *fs;
518         struct inode *ip;
519         struct vnode *vp;
520         struct buf *sbp, *ebp;
521         ufs1_daddr_t *bap, *sbap, *ebap;
522         struct cluster_save *buflist;
523         struct ufsmount *ump;
524         ufs_lbn_t start_lbn, end_lbn;
525         ufs1_daddr_t soff, newblk, blkno;
526         ufs2_daddr_t pref;
527         struct indir start_ap[UFS_NIADDR + 1], end_ap[UFS_NIADDR + 1], *idp;
528         int i, cg, len, start_lvl, end_lvl, ssize;
529
530         vp = ap->a_vp;
531         ip = VTOI(vp);
532         ump = ITOUMP(ip);
533         fs = ump->um_fs;
534         /*
535          * If we are not tracking block clusters or if we have less than 4%
536          * free blocks left, then do not attempt to cluster. Running with
537          * less than 5% free block reserve is not recommended and those that
538          * choose to do so do not expect to have good file layout.
539          */
540         if (fs->fs_contigsumsize <= 0 || freespace(fs, 4) < 0)
541                 return (ENOSPC);
542         buflist = ap->a_buflist;
543         len = buflist->bs_nchildren;
544         start_lbn = buflist->bs_children[0]->b_lblkno;
545         end_lbn = start_lbn + len - 1;
546 #ifdef INVARIANTS
547         for (i = 0; i < len; i++)
548                 if (!ffs_checkblk(ip,
549                    dbtofsb(fs, buflist->bs_children[i]->b_blkno), fs->fs_bsize))
550                         panic("ffs_reallocblks: unallocated block 1");
551         for (i = 1; i < len; i++)
552                 if (buflist->bs_children[i]->b_lblkno != start_lbn + i)
553                         panic("ffs_reallocblks: non-logical cluster");
554         blkno = buflist->bs_children[0]->b_blkno;
555         ssize = fsbtodb(fs, fs->fs_frag);
556         for (i = 1; i < len - 1; i++)
557                 if (buflist->bs_children[i]->b_blkno != blkno + (i * ssize))
558                         panic("ffs_reallocblks: non-physical cluster %d", i);
559 #endif
560         /*
561          * If the cluster crosses the boundary for the first indirect
562          * block, leave space for the indirect block. Indirect blocks
563          * are initially laid out in a position after the last direct
564          * block. Block reallocation would usually destroy locality by
565          * moving the indirect block out of the way to make room for
566          * data blocks if we didn't compensate here. We should also do
567          * this for other indirect block boundaries, but it is only
568          * important for the first one.
569          */
570         if (start_lbn < UFS_NDADDR && end_lbn >= UFS_NDADDR)
571                 return (ENOSPC);
572         /*
573          * If the latest allocation is in a new cylinder group, assume that
574          * the filesystem has decided to move and do not force it back to
575          * the previous cylinder group.
576          */
577         if (dtog(fs, dbtofsb(fs, buflist->bs_children[0]->b_blkno)) !=
578             dtog(fs, dbtofsb(fs, buflist->bs_children[len - 1]->b_blkno)))
579                 return (ENOSPC);
580         if (ufs_getlbns(vp, start_lbn, start_ap, &start_lvl) ||
581             ufs_getlbns(vp, end_lbn, end_ap, &end_lvl))
582                 return (ENOSPC);
583         /*
584          * Get the starting offset and block map for the first block.
585          */
586         if (start_lvl == 0) {
587                 sbap = &ip->i_din1->di_db[0];
588                 soff = start_lbn;
589         } else {
590                 idp = &start_ap[start_lvl - 1];
591                 if (bread(vp, idp->in_lbn, (int)fs->fs_bsize, NOCRED, &sbp)) {
592                         brelse(sbp);
593                         return (ENOSPC);
594                 }
595                 sbap = (ufs1_daddr_t *)sbp->b_data;
596                 soff = idp->in_off;
597         }
598         /*
599          * If the block range spans two block maps, get the second map.
600          */
601         ebap = NULL;
602         if (end_lvl == 0 || (idp = &end_ap[end_lvl - 1])->in_off + 1 >= len) {
603                 ssize = len;
604         } else {
605 #ifdef INVARIANTS
606                 if (start_lvl > 0 &&
607                     start_ap[start_lvl - 1].in_lbn == idp->in_lbn)
608                         panic("ffs_reallocblk: start == end");
609 #endif
610                 ssize = len - (idp->in_off + 1);
611                 if (bread(vp, idp->in_lbn, (int)fs->fs_bsize, NOCRED, &ebp))
612                         goto fail;
613                 ebap = (ufs1_daddr_t *)ebp->b_data;
614         }
615         /*
616          * Find the preferred location for the cluster. If we have not
617          * previously failed at this endeavor, then follow our standard
618          * preference calculation. If we have failed at it, then pick up
619          * where we last ended our search.
620          */
621         UFS_LOCK(ump);
622         if (ip->i_nextclustercg == -1)
623                 pref = ffs_blkpref_ufs1(ip, start_lbn, soff, sbap);
624         else
625                 pref = cgdata(fs, ip->i_nextclustercg);
626         /*
627          * Search the block map looking for an allocation of the desired size.
628          * To avoid wasting too much time, we limit the number of cylinder
629          * groups that we will search.
630          */
631         cg = dtog(fs, pref);
632         for (i = min(maxclustersearch, fs->fs_ncg); i > 0; i--) {
633                 if ((newblk = ffs_clusteralloc(ip, cg, pref, len)) != 0)
634                         break;
635                 cg += 1;
636                 if (cg >= fs->fs_ncg)
637                         cg = 0;
638         }
639         /*
640          * If we have failed in our search, record where we gave up for
641          * next time. Otherwise, fall back to our usual search citerion.
642          */
643         if (newblk == 0) {
644                 ip->i_nextclustercg = cg;
645                 UFS_UNLOCK(ump);
646                 goto fail;
647         }
648         ip->i_nextclustercg = -1;
649         /*
650          * We have found a new contiguous block.
651          *
652          * First we have to replace the old block pointers with the new
653          * block pointers in the inode and indirect blocks associated
654          * with the file.
655          */
656 #ifdef DEBUG
657         if (prtrealloc)
658                 printf("realloc: ino %ju, lbns %jd-%jd\n\told:",
659                     (uintmax_t)ip->i_number,
660                     (intmax_t)start_lbn, (intmax_t)end_lbn);
661 #endif
662         blkno = newblk;
663         for (bap = &sbap[soff], i = 0; i < len; i++, blkno += fs->fs_frag) {
664                 if (i == ssize) {
665                         bap = ebap;
666                         soff = -i;
667                 }
668 #ifdef INVARIANTS
669                 if (!ffs_checkblk(ip,
670                    dbtofsb(fs, buflist->bs_children[i]->b_blkno), fs->fs_bsize))
671                         panic("ffs_reallocblks: unallocated block 2");
672                 if (dbtofsb(fs, buflist->bs_children[i]->b_blkno) != *bap)
673                         panic("ffs_reallocblks: alloc mismatch");
674 #endif
675 #ifdef DEBUG
676                 if (prtrealloc)
677                         printf(" %d,", *bap);
678 #endif
679                 if (DOINGSOFTDEP(vp)) {
680                         if (sbap == &ip->i_din1->di_db[0] && i < ssize)
681                                 softdep_setup_allocdirect(ip, start_lbn + i,
682                                     blkno, *bap, fs->fs_bsize, fs->fs_bsize,
683                                     buflist->bs_children[i]);
684                         else
685                                 softdep_setup_allocindir_page(ip, start_lbn + i,
686                                     i < ssize ? sbp : ebp, soff + i, blkno,
687                                     *bap, buflist->bs_children[i]);
688                 }
689                 *bap++ = blkno;
690         }
691         /*
692          * Next we must write out the modified inode and indirect blocks.
693          * For strict correctness, the writes should be synchronous since
694          * the old block values may have been written to disk. In practise
695          * they are almost never written, but if we are concerned about
696          * strict correctness, the `doasyncfree' flag should be set to zero.
697          *
698          * The test on `doasyncfree' should be changed to test a flag
699          * that shows whether the associated buffers and inodes have
700          * been written. The flag should be set when the cluster is
701          * started and cleared whenever the buffer or inode is flushed.
702          * We can then check below to see if it is set, and do the
703          * synchronous write only when it has been cleared.
704          */
705         if (sbap != &ip->i_din1->di_db[0]) {
706                 if (doasyncfree)
707                         bdwrite(sbp);
708                 else
709                         bwrite(sbp);
710         } else {
711                 ip->i_flag |= IN_CHANGE | IN_UPDATE;
712                 if (!doasyncfree)
713                         ffs_update(vp, 1);
714         }
715         if (ssize < len) {
716                 if (doasyncfree)
717                         bdwrite(ebp);
718                 else
719                         bwrite(ebp);
720         }
721         /*
722          * Last, free the old blocks and assign the new blocks to the buffers.
723          */
724 #ifdef DEBUG
725         if (prtrealloc)
726                 printf("\n\tnew:");
727 #endif
728         for (blkno = newblk, i = 0; i < len; i++, blkno += fs->fs_frag) {
729                 if (!DOINGSOFTDEP(vp))
730                         ffs_blkfree(ump, fs, ump->um_devvp,
731                             dbtofsb(fs, buflist->bs_children[i]->b_blkno),
732                             fs->fs_bsize, ip->i_number, vp->v_type, NULL);
733                 buflist->bs_children[i]->b_blkno = fsbtodb(fs, blkno);
734 #ifdef INVARIANTS
735                 if (!ffs_checkblk(ip,
736                    dbtofsb(fs, buflist->bs_children[i]->b_blkno), fs->fs_bsize))
737                         panic("ffs_reallocblks: unallocated block 3");
738 #endif
739 #ifdef DEBUG
740                 if (prtrealloc)
741                         printf(" %d,", blkno);
742 #endif
743         }
744 #ifdef DEBUG
745         if (prtrealloc) {
746                 prtrealloc--;
747                 printf("\n");
748         }
749 #endif
750         return (0);
751
752 fail:
753         if (ssize < len)
754                 brelse(ebp);
755         if (sbap != &ip->i_din1->di_db[0])
756                 brelse(sbp);
757         return (ENOSPC);
758 }
759
760 static int
761 ffs_reallocblks_ufs2(ap)
762         struct vop_reallocblks_args /* {
763                 struct vnode *a_vp;
764                 struct cluster_save *a_buflist;
765         } */ *ap;
766 {
767         struct fs *fs;
768         struct inode *ip;
769         struct vnode *vp;
770         struct buf *sbp, *ebp;
771         ufs2_daddr_t *bap, *sbap, *ebap;
772         struct cluster_save *buflist;
773         struct ufsmount *ump;
774         ufs_lbn_t start_lbn, end_lbn;
775         ufs2_daddr_t soff, newblk, blkno, pref;
776         struct indir start_ap[UFS_NIADDR + 1], end_ap[UFS_NIADDR + 1], *idp;
777         int i, cg, len, start_lvl, end_lvl, ssize;
778
779         vp = ap->a_vp;
780         ip = VTOI(vp);
781         ump = ITOUMP(ip);
782         fs = ump->um_fs;
783         /*
784          * If we are not tracking block clusters or if we have less than 4%
785          * free blocks left, then do not attempt to cluster. Running with
786          * less than 5% free block reserve is not recommended and those that
787          * choose to do so do not expect to have good file layout.
788          */
789         if (fs->fs_contigsumsize <= 0 || freespace(fs, 4) < 0)
790                 return (ENOSPC);
791         buflist = ap->a_buflist;
792         len = buflist->bs_nchildren;
793         start_lbn = buflist->bs_children[0]->b_lblkno;
794         end_lbn = start_lbn + len - 1;
795 #ifdef INVARIANTS
796         for (i = 0; i < len; i++)
797                 if (!ffs_checkblk(ip,
798                    dbtofsb(fs, buflist->bs_children[i]->b_blkno), fs->fs_bsize))
799                         panic("ffs_reallocblks: unallocated block 1");
800         for (i = 1; i < len; i++)
801                 if (buflist->bs_children[i]->b_lblkno != start_lbn + i)
802                         panic("ffs_reallocblks: non-logical cluster");
803         blkno = buflist->bs_children[0]->b_blkno;
804         ssize = fsbtodb(fs, fs->fs_frag);
805         for (i = 1; i < len - 1; i++)
806                 if (buflist->bs_children[i]->b_blkno != blkno + (i * ssize))
807                         panic("ffs_reallocblks: non-physical cluster %d", i);
808 #endif
809         /*
810          * If the cluster crosses the boundary for the first indirect
811          * block, do not move anything in it. Indirect blocks are
812          * usually initially laid out in a position between the data
813          * blocks. Block reallocation would usually destroy locality by
814          * moving the indirect block out of the way to make room for
815          * data blocks if we didn't compensate here. We should also do
816          * this for other indirect block boundaries, but it is only
817          * important for the first one.
818          */
819         if (start_lbn < UFS_NDADDR && end_lbn >= UFS_NDADDR)
820                 return (ENOSPC);
821         /*
822          * If the latest allocation is in a new cylinder group, assume that
823          * the filesystem has decided to move and do not force it back to
824          * the previous cylinder group.
825          */
826         if (dtog(fs, dbtofsb(fs, buflist->bs_children[0]->b_blkno)) !=
827             dtog(fs, dbtofsb(fs, buflist->bs_children[len - 1]->b_blkno)))
828                 return (ENOSPC);
829         if (ufs_getlbns(vp, start_lbn, start_ap, &start_lvl) ||
830             ufs_getlbns(vp, end_lbn, end_ap, &end_lvl))
831                 return (ENOSPC);
832         /*
833          * Get the starting offset and block map for the first block.
834          */
835         if (start_lvl == 0) {
836                 sbap = &ip->i_din2->di_db[0];
837                 soff = start_lbn;
838         } else {
839                 idp = &start_ap[start_lvl - 1];
840                 if (bread(vp, idp->in_lbn, (int)fs->fs_bsize, NOCRED, &sbp)) {
841                         brelse(sbp);
842                         return (ENOSPC);
843                 }
844                 sbap = (ufs2_daddr_t *)sbp->b_data;
845                 soff = idp->in_off;
846         }
847         /*
848          * If the block range spans two block maps, get the second map.
849          */
850         ebap = NULL;
851         if (end_lvl == 0 || (idp = &end_ap[end_lvl - 1])->in_off + 1 >= len) {
852                 ssize = len;
853         } else {
854 #ifdef INVARIANTS
855                 if (start_lvl > 0 &&
856                     start_ap[start_lvl - 1].in_lbn == idp->in_lbn)
857                         panic("ffs_reallocblk: start == end");
858 #endif
859                 ssize = len - (idp->in_off + 1);
860                 if (bread(vp, idp->in_lbn, (int)fs->fs_bsize, NOCRED, &ebp))
861                         goto fail;
862                 ebap = (ufs2_daddr_t *)ebp->b_data;
863         }
864         /*
865          * Find the preferred location for the cluster. If we have not
866          * previously failed at this endeavor, then follow our standard
867          * preference calculation. If we have failed at it, then pick up
868          * where we last ended our search.
869          */
870         UFS_LOCK(ump);
871         if (ip->i_nextclustercg == -1)
872                 pref = ffs_blkpref_ufs2(ip, start_lbn, soff, sbap);
873         else
874                 pref = cgdata(fs, ip->i_nextclustercg);
875         /*
876          * Search the block map looking for an allocation of the desired size.
877          * To avoid wasting too much time, we limit the number of cylinder
878          * groups that we will search.
879          */
880         cg = dtog(fs, pref);
881         for (i = min(maxclustersearch, fs->fs_ncg); i > 0; i--) {
882                 if ((newblk = ffs_clusteralloc(ip, cg, pref, len)) != 0)
883                         break;
884                 cg += 1;
885                 if (cg >= fs->fs_ncg)
886                         cg = 0;
887         }
888         /*
889          * If we have failed in our search, record where we gave up for
890          * next time. Otherwise, fall back to our usual search citerion.
891          */
892         if (newblk == 0) {
893                 ip->i_nextclustercg = cg;
894                 UFS_UNLOCK(ump);
895                 goto fail;
896         }
897         ip->i_nextclustercg = -1;
898         /*
899          * We have found a new contiguous block.
900          *
901          * First we have to replace the old block pointers with the new
902          * block pointers in the inode and indirect blocks associated
903          * with the file.
904          */
905 #ifdef DEBUG
906         if (prtrealloc)
907                 printf("realloc: ino %ju, lbns %jd-%jd\n\told:", (uintmax_t)ip->i_number,
908                     (intmax_t)start_lbn, (intmax_t)end_lbn);
909 #endif
910         blkno = newblk;
911         for (bap = &sbap[soff], i = 0; i < len; i++, blkno += fs->fs_frag) {
912                 if (i == ssize) {
913                         bap = ebap;
914                         soff = -i;
915                 }
916 #ifdef INVARIANTS
917                 if (!ffs_checkblk(ip,
918                    dbtofsb(fs, buflist->bs_children[i]->b_blkno), fs->fs_bsize))
919                         panic("ffs_reallocblks: unallocated block 2");
920                 if (dbtofsb(fs, buflist->bs_children[i]->b_blkno) != *bap)
921                         panic("ffs_reallocblks: alloc mismatch");
922 #endif
923 #ifdef DEBUG
924                 if (prtrealloc)
925                         printf(" %jd,", (intmax_t)*bap);
926 #endif
927                 if (DOINGSOFTDEP(vp)) {
928                         if (sbap == &ip->i_din2->di_db[0] && i < ssize)
929                                 softdep_setup_allocdirect(ip, start_lbn + i,
930                                     blkno, *bap, fs->fs_bsize, fs->fs_bsize,
931                                     buflist->bs_children[i]);
932                         else
933                                 softdep_setup_allocindir_page(ip, start_lbn + i,
934                                     i < ssize ? sbp : ebp, soff + i, blkno,
935                                     *bap, buflist->bs_children[i]);
936                 }
937                 *bap++ = blkno;
938         }
939         /*
940          * Next we must write out the modified inode and indirect blocks.
941          * For strict correctness, the writes should be synchronous since
942          * the old block values may have been written to disk. In practise
943          * they are almost never written, but if we are concerned about
944          * strict correctness, the `doasyncfree' flag should be set to zero.
945          *
946          * The test on `doasyncfree' should be changed to test a flag
947          * that shows whether the associated buffers and inodes have
948          * been written. The flag should be set when the cluster is
949          * started and cleared whenever the buffer or inode is flushed.
950          * We can then check below to see if it is set, and do the
951          * synchronous write only when it has been cleared.
952          */
953         if (sbap != &ip->i_din2->di_db[0]) {
954                 if (doasyncfree)
955                         bdwrite(sbp);
956                 else
957                         bwrite(sbp);
958         } else {
959                 ip->i_flag |= IN_CHANGE | IN_UPDATE;
960                 if (!doasyncfree)
961                         ffs_update(vp, 1);
962         }
963         if (ssize < len) {
964                 if (doasyncfree)
965                         bdwrite(ebp);
966                 else
967                         bwrite(ebp);
968         }
969         /*
970          * Last, free the old blocks and assign the new blocks to the buffers.
971          */
972 #ifdef DEBUG
973         if (prtrealloc)
974                 printf("\n\tnew:");
975 #endif
976         for (blkno = newblk, i = 0; i < len; i++, blkno += fs->fs_frag) {
977                 if (!DOINGSOFTDEP(vp))
978                         ffs_blkfree(ump, fs, ump->um_devvp,
979                             dbtofsb(fs, buflist->bs_children[i]->b_blkno),
980                             fs->fs_bsize, ip->i_number, vp->v_type, NULL);
981                 buflist->bs_children[i]->b_blkno = fsbtodb(fs, blkno);
982 #ifdef INVARIANTS
983                 if (!ffs_checkblk(ip,
984                    dbtofsb(fs, buflist->bs_children[i]->b_blkno), fs->fs_bsize))
985                         panic("ffs_reallocblks: unallocated block 3");
986 #endif
987 #ifdef DEBUG
988                 if (prtrealloc)
989                         printf(" %jd,", (intmax_t)blkno);
990 #endif
991         }
992 #ifdef DEBUG
993         if (prtrealloc) {
994                 prtrealloc--;
995                 printf("\n");
996         }
997 #endif
998         return (0);
999
1000 fail:
1001         if (ssize < len)
1002                 brelse(ebp);
1003         if (sbap != &ip->i_din2->di_db[0])
1004                 brelse(sbp);
1005         return (ENOSPC);
1006 }
1007
1008 /*
1009  * Allocate an inode in the filesystem.
1010  *
1011  * If allocating a directory, use ffs_dirpref to select the inode.
1012  * If allocating in a directory, the following hierarchy is followed:
1013  *   1) allocate the preferred inode.
1014  *   2) allocate an inode in the same cylinder group.
1015  *   3) quadradically rehash into other cylinder groups, until an
1016  *      available inode is located.
1017  * If no inode preference is given the following hierarchy is used
1018  * to allocate an inode:
1019  *   1) allocate an inode in cylinder group 0.
1020  *   2) quadradically rehash into other cylinder groups, until an
1021  *      available inode is located.
1022  */
1023 int
1024 ffs_valloc(pvp, mode, cred, vpp)
1025         struct vnode *pvp;
1026         int mode;
1027         struct ucred *cred;
1028         struct vnode **vpp;
1029 {
1030         struct inode *pip;
1031         struct fs *fs;
1032         struct inode *ip;
1033         struct timespec ts;
1034         struct ufsmount *ump;
1035         ino_t ino, ipref;
1036         u_int cg;
1037         int error, error1, reclaimed;
1038         static struct timeval lastfail;
1039         static int curfail;
1040
1041         *vpp = NULL;
1042         pip = VTOI(pvp);
1043         ump = ITOUMP(pip);
1044         fs = ump->um_fs;
1045
1046         UFS_LOCK(ump);
1047         reclaimed = 0;
1048 retry:
1049         if (fs->fs_cstotal.cs_nifree == 0)
1050                 goto noinodes;
1051
1052         if ((mode & IFMT) == IFDIR)
1053                 ipref = ffs_dirpref(pip);
1054         else
1055                 ipref = pip->i_number;
1056         if (ipref >= fs->fs_ncg * fs->fs_ipg)
1057                 ipref = 0;
1058         cg = ino_to_cg(fs, ipref);
1059         /*
1060          * Track number of dirs created one after another
1061          * in a same cg without intervening by files.
1062          */
1063         if ((mode & IFMT) == IFDIR) {
1064                 if (fs->fs_contigdirs[cg] < 255)
1065                         fs->fs_contigdirs[cg]++;
1066         } else {
1067                 if (fs->fs_contigdirs[cg] > 0)
1068                         fs->fs_contigdirs[cg]--;
1069         }
1070         ino = (ino_t)ffs_hashalloc(pip, cg, ipref, mode, 0,
1071                                         (allocfcn_t *)ffs_nodealloccg);
1072         if (ino == 0)
1073                 goto noinodes;
1074         error = ffs_vget(pvp->v_mount, ino, LK_EXCLUSIVE, vpp);
1075         if (error) {
1076                 error1 = ffs_vgetf(pvp->v_mount, ino, LK_EXCLUSIVE, vpp,
1077                     FFSV_FORCEINSMQ);
1078                 ffs_vfree(pvp, ino, mode);
1079                 if (error1 == 0) {
1080                         ip = VTOI(*vpp);
1081                         if (ip->i_mode)
1082                                 goto dup_alloc;
1083                         ip->i_flag |= IN_MODIFIED;
1084                         vput(*vpp);
1085                 }
1086                 return (error);
1087         }
1088         ip = VTOI(*vpp);
1089         if (ip->i_mode) {
1090 dup_alloc:
1091                 printf("mode = 0%o, inum = %ju, fs = %s\n",
1092                     ip->i_mode, (uintmax_t)ip->i_number, fs->fs_fsmnt);
1093                 panic("ffs_valloc: dup alloc");
1094         }
1095         if (DIP(ip, i_blocks) && (fs->fs_flags & FS_UNCLEAN) == 0) {  /* XXX */
1096                 printf("free inode %s/%lu had %ld blocks\n",
1097                     fs->fs_fsmnt, (u_long)ino, (long)DIP(ip, i_blocks));
1098                 DIP_SET(ip, i_blocks, 0);
1099         }
1100         ip->i_flags = 0;
1101         DIP_SET(ip, i_flags, 0);
1102         /*
1103          * Set up a new generation number for this inode.
1104          */
1105         while (ip->i_gen == 0 || ++ip->i_gen == 0)
1106                 ip->i_gen = arc4random();
1107         DIP_SET(ip, i_gen, ip->i_gen);
1108         if (fs->fs_magic == FS_UFS2_MAGIC) {
1109                 vfs_timestamp(&ts);
1110                 ip->i_din2->di_birthtime = ts.tv_sec;
1111                 ip->i_din2->di_birthnsec = ts.tv_nsec;
1112         }
1113         ufs_prepare_reclaim(*vpp);
1114         ip->i_flag = 0;
1115         (*vpp)->v_vflag = 0;
1116         (*vpp)->v_type = VNON;
1117         if (fs->fs_magic == FS_UFS2_MAGIC) {
1118                 (*vpp)->v_op = &ffs_vnodeops2;
1119                 ip->i_flag |= IN_UFS2;
1120         } else {
1121                 (*vpp)->v_op = &ffs_vnodeops1;
1122         }
1123         return (0);
1124 noinodes:
1125         if (reclaimed == 0) {
1126                 reclaimed = 1;
1127                 softdep_request_cleanup(fs, pvp, cred, FLUSH_INODES_WAIT);
1128                 goto retry;
1129         }
1130         UFS_UNLOCK(ump);
1131         if (ppsratecheck(&lastfail, &curfail, 1)) {
1132                 ffs_fserr(fs, pip->i_number, "out of inodes");
1133                 uprintf("\n%s: create/symlink failed, no inodes free\n",
1134                     fs->fs_fsmnt);
1135         }
1136         return (ENOSPC);
1137 }
1138
1139 /*
1140  * Find a cylinder group to place a directory.
1141  *
1142  * The policy implemented by this algorithm is to allocate a
1143  * directory inode in the same cylinder group as its parent
1144  * directory, but also to reserve space for its files inodes
1145  * and data. Restrict the number of directories which may be
1146  * allocated one after another in the same cylinder group
1147  * without intervening allocation of files.
1148  *
1149  * If we allocate a first level directory then force allocation
1150  * in another cylinder group.
1151  */
1152 static ino_t
1153 ffs_dirpref(pip)
1154         struct inode *pip;
1155 {
1156         struct fs *fs;
1157         int cg, prefcg, dirsize, cgsize;
1158         u_int avgifree, avgbfree, avgndir, curdirsize;
1159         u_int minifree, minbfree, maxndir;
1160         u_int mincg, minndir;
1161         u_int maxcontigdirs;
1162
1163         mtx_assert(UFS_MTX(ITOUMP(pip)), MA_OWNED);
1164         fs = ITOFS(pip);
1165
1166         avgifree = fs->fs_cstotal.cs_nifree / fs->fs_ncg;
1167         avgbfree = fs->fs_cstotal.cs_nbfree / fs->fs_ncg;
1168         avgndir = fs->fs_cstotal.cs_ndir / fs->fs_ncg;
1169
1170         /*
1171          * Force allocation in another cg if creating a first level dir.
1172          */
1173         ASSERT_VOP_LOCKED(ITOV(pip), "ffs_dirpref");
1174         if (ITOV(pip)->v_vflag & VV_ROOT) {
1175                 prefcg = arc4random() % fs->fs_ncg;
1176                 mincg = prefcg;
1177                 minndir = fs->fs_ipg;
1178                 for (cg = prefcg; cg < fs->fs_ncg; cg++)
1179                         if (fs->fs_cs(fs, cg).cs_ndir < minndir &&
1180                             fs->fs_cs(fs, cg).cs_nifree >= avgifree &&
1181                             fs->fs_cs(fs, cg).cs_nbfree >= avgbfree) {
1182                                 mincg = cg;
1183                                 minndir = fs->fs_cs(fs, cg).cs_ndir;
1184                         }
1185                 for (cg = 0; cg < prefcg; cg++)
1186                         if (fs->fs_cs(fs, cg).cs_ndir < minndir &&
1187                             fs->fs_cs(fs, cg).cs_nifree >= avgifree &&
1188                             fs->fs_cs(fs, cg).cs_nbfree >= avgbfree) {
1189                                 mincg = cg;
1190                                 minndir = fs->fs_cs(fs, cg).cs_ndir;
1191                         }
1192                 return ((ino_t)(fs->fs_ipg * mincg));
1193         }
1194
1195         /*
1196          * Count various limits which used for
1197          * optimal allocation of a directory inode.
1198          */
1199         maxndir = min(avgndir + fs->fs_ipg / 16, fs->fs_ipg);
1200         minifree = avgifree - avgifree / 4;
1201         if (minifree < 1)
1202                 minifree = 1;
1203         minbfree = avgbfree - avgbfree / 4;
1204         if (minbfree < 1)
1205                 minbfree = 1;
1206         cgsize = fs->fs_fsize * fs->fs_fpg;
1207         dirsize = fs->fs_avgfilesize * fs->fs_avgfpdir;
1208         curdirsize = avgndir ? (cgsize - avgbfree * fs->fs_bsize) / avgndir : 0;
1209         if (dirsize < curdirsize)
1210                 dirsize = curdirsize;
1211         if (dirsize <= 0)
1212                 maxcontigdirs = 0;              /* dirsize overflowed */
1213         else
1214                 maxcontigdirs = min((avgbfree * fs->fs_bsize) / dirsize, 255);
1215         if (fs->fs_avgfpdir > 0)
1216                 maxcontigdirs = min(maxcontigdirs,
1217                                     fs->fs_ipg / fs->fs_avgfpdir);
1218         if (maxcontigdirs == 0)
1219                 maxcontigdirs = 1;
1220
1221         /*
1222          * Limit number of dirs in one cg and reserve space for 
1223          * regular files, but only if we have no deficit in
1224          * inodes or space.
1225          *
1226          * We are trying to find a suitable cylinder group nearby
1227          * our preferred cylinder group to place a new directory.
1228          * We scan from our preferred cylinder group forward looking
1229          * for a cylinder group that meets our criterion. If we get
1230          * to the final cylinder group and do not find anything,
1231          * we start scanning forwards from the beginning of the
1232          * filesystem. While it might seem sensible to start scanning
1233          * backwards or even to alternate looking forward and backward,
1234          * this approach fails badly when the filesystem is nearly full.
1235          * Specifically, we first search all the areas that have no space
1236          * and finally try the one preceding that. We repeat this on
1237          * every request and in the case of the final block end up
1238          * searching the entire filesystem. By jumping to the front
1239          * of the filesystem, our future forward searches always look
1240          * in new cylinder groups so finds every possible block after
1241          * one pass over the filesystem.
1242          */
1243         prefcg = ino_to_cg(fs, pip->i_number);
1244         for (cg = prefcg; cg < fs->fs_ncg; cg++)
1245                 if (fs->fs_cs(fs, cg).cs_ndir < maxndir &&
1246                     fs->fs_cs(fs, cg).cs_nifree >= minifree &&
1247                     fs->fs_cs(fs, cg).cs_nbfree >= minbfree) {
1248                         if (fs->fs_contigdirs[cg] < maxcontigdirs)
1249                                 return ((ino_t)(fs->fs_ipg * cg));
1250                 }
1251         for (cg = 0; cg < prefcg; cg++)
1252                 if (fs->fs_cs(fs, cg).cs_ndir < maxndir &&
1253                     fs->fs_cs(fs, cg).cs_nifree >= minifree &&
1254                     fs->fs_cs(fs, cg).cs_nbfree >= minbfree) {
1255                         if (fs->fs_contigdirs[cg] < maxcontigdirs)
1256                                 return ((ino_t)(fs->fs_ipg * cg));
1257                 }
1258         /*
1259          * This is a backstop when we have deficit in space.
1260          */
1261         for (cg = prefcg; cg < fs->fs_ncg; cg++)
1262                 if (fs->fs_cs(fs, cg).cs_nifree >= avgifree)
1263                         return ((ino_t)(fs->fs_ipg * cg));
1264         for (cg = 0; cg < prefcg; cg++)
1265                 if (fs->fs_cs(fs, cg).cs_nifree >= avgifree)
1266                         break;
1267         return ((ino_t)(fs->fs_ipg * cg));
1268 }
1269
1270 /*
1271  * Select the desired position for the next block in a file.  The file is
1272  * logically divided into sections. The first section is composed of the
1273  * direct blocks and the next fs_maxbpg blocks. Each additional section
1274  * contains fs_maxbpg blocks.
1275  *
1276  * If no blocks have been allocated in the first section, the policy is to
1277  * request a block in the same cylinder group as the inode that describes
1278  * the file. The first indirect is allocated immediately following the last
1279  * direct block and the data blocks for the first indirect immediately
1280  * follow it.
1281  *
1282  * If no blocks have been allocated in any other section, the indirect 
1283  * block(s) are allocated in the same cylinder group as its inode in an
1284  * area reserved immediately following the inode blocks. The policy for
1285  * the data blocks is to place them in a cylinder group with a greater than
1286  * average number of free blocks. An appropriate cylinder group is found
1287  * by using a rotor that sweeps the cylinder groups. When a new group of
1288  * blocks is needed, the sweep begins in the cylinder group following the
1289  * cylinder group from which the previous allocation was made. The sweep
1290  * continues until a cylinder group with greater than the average number
1291  * of free blocks is found. If the allocation is for the first block in an
1292  * indirect block or the previous block is a hole, then the information on
1293  * the previous allocation is unavailable; here a best guess is made based
1294  * on the logical block number being allocated.
1295  *
1296  * If a section is already partially allocated, the policy is to
1297  * allocate blocks contiguously within the section if possible.
1298  */
1299 ufs2_daddr_t
1300 ffs_blkpref_ufs1(ip, lbn, indx, bap)
1301         struct inode *ip;
1302         ufs_lbn_t lbn;
1303         int indx;
1304         ufs1_daddr_t *bap;
1305 {
1306         struct fs *fs;
1307         u_int cg, inocg;
1308         u_int avgbfree, startcg;
1309         ufs2_daddr_t pref;
1310
1311         KASSERT(indx <= 0 || bap != NULL, ("need non-NULL bap"));
1312         mtx_assert(UFS_MTX(ITOUMP(ip)), MA_OWNED);
1313         fs = ITOFS(ip);
1314         /*
1315          * Allocation of indirect blocks is indicated by passing negative
1316          * values in indx: -1 for single indirect, -2 for double indirect,
1317          * -3 for triple indirect. As noted below, we attempt to allocate
1318          * the first indirect inline with the file data. For all later
1319          * indirect blocks, the data is often allocated in other cylinder
1320          * groups. However to speed random file access and to speed up
1321          * fsck, the filesystem reserves the first fs_metaspace blocks
1322          * (typically half of fs_minfree) of the data area of each cylinder
1323          * group to hold these later indirect blocks.
1324          */
1325         inocg = ino_to_cg(fs, ip->i_number);
1326         if (indx < 0) {
1327                 /*
1328                  * Our preference for indirect blocks is the zone at the
1329                  * beginning of the inode's cylinder group data area that
1330                  * we try to reserve for indirect blocks.
1331                  */
1332                 pref = cgmeta(fs, inocg);
1333                 /*
1334                  * If we are allocating the first indirect block, try to
1335                  * place it immediately following the last direct block.
1336                  */
1337                 if (indx == -1 && lbn < UFS_NDADDR + NINDIR(fs) &&
1338                     ip->i_din1->di_db[UFS_NDADDR - 1] != 0)
1339                         pref = ip->i_din1->di_db[UFS_NDADDR - 1] + fs->fs_frag;
1340                 return (pref);
1341         }
1342         /*
1343          * If we are allocating the first data block in the first indirect
1344          * block and the indirect has been allocated in the data block area,
1345          * try to place it immediately following the indirect block.
1346          */
1347         if (lbn == UFS_NDADDR) {
1348                 pref = ip->i_din1->di_ib[0];
1349                 if (pref != 0 && pref >= cgdata(fs, inocg) &&
1350                     pref < cgbase(fs, inocg + 1))
1351                         return (pref + fs->fs_frag);
1352         }
1353         /*
1354          * If we are at the beginning of a file, or we have already allocated
1355          * the maximum number of blocks per cylinder group, or we do not
1356          * have a block allocated immediately preceding us, then we need
1357          * to decide where to start allocating new blocks.
1358          */
1359         if (indx % fs->fs_maxbpg == 0 || bap[indx - 1] == 0) {
1360                 /*
1361                  * If we are allocating a directory data block, we want
1362                  * to place it in the metadata area.
1363                  */
1364                 if ((ip->i_mode & IFMT) == IFDIR)
1365                         return (cgmeta(fs, inocg));
1366                 /*
1367                  * Until we fill all the direct and all the first indirect's
1368                  * blocks, we try to allocate in the data area of the inode's
1369                  * cylinder group.
1370                  */
1371                 if (lbn < UFS_NDADDR + NINDIR(fs))
1372                         return (cgdata(fs, inocg));
1373                 /*
1374                  * Find a cylinder with greater than average number of
1375                  * unused data blocks.
1376                  */
1377                 if (indx == 0 || bap[indx - 1] == 0)
1378                         startcg = inocg + lbn / fs->fs_maxbpg;
1379                 else
1380                         startcg = dtog(fs, bap[indx - 1]) + 1;
1381                 startcg %= fs->fs_ncg;
1382                 avgbfree = fs->fs_cstotal.cs_nbfree / fs->fs_ncg;
1383                 for (cg = startcg; cg < fs->fs_ncg; cg++)
1384                         if (fs->fs_cs(fs, cg).cs_nbfree >= avgbfree) {
1385                                 fs->fs_cgrotor = cg;
1386                                 return (cgdata(fs, cg));
1387                         }
1388                 for (cg = 0; cg <= startcg; cg++)
1389                         if (fs->fs_cs(fs, cg).cs_nbfree >= avgbfree) {
1390                                 fs->fs_cgrotor = cg;
1391                                 return (cgdata(fs, cg));
1392                         }
1393                 return (0);
1394         }
1395         /*
1396          * Otherwise, we just always try to lay things out contiguously.
1397          */
1398         return (bap[indx - 1] + fs->fs_frag);
1399 }
1400
1401 /*
1402  * Same as above, but for UFS2
1403  */
1404 ufs2_daddr_t
1405 ffs_blkpref_ufs2(ip, lbn, indx, bap)
1406         struct inode *ip;
1407         ufs_lbn_t lbn;
1408         int indx;
1409         ufs2_daddr_t *bap;
1410 {
1411         struct fs *fs;
1412         u_int cg, inocg;
1413         u_int avgbfree, startcg;
1414         ufs2_daddr_t pref;
1415
1416         KASSERT(indx <= 0 || bap != NULL, ("need non-NULL bap"));
1417         mtx_assert(UFS_MTX(ITOUMP(ip)), MA_OWNED);
1418         fs = ITOFS(ip);
1419         /*
1420          * Allocation of indirect blocks is indicated by passing negative
1421          * values in indx: -1 for single indirect, -2 for double indirect,
1422          * -3 for triple indirect. As noted below, we attempt to allocate
1423          * the first indirect inline with the file data. For all later
1424          * indirect blocks, the data is often allocated in other cylinder
1425          * groups. However to speed random file access and to speed up
1426          * fsck, the filesystem reserves the first fs_metaspace blocks
1427          * (typically half of fs_minfree) of the data area of each cylinder
1428          * group to hold these later indirect blocks.
1429          */
1430         inocg = ino_to_cg(fs, ip->i_number);
1431         if (indx < 0) {
1432                 /*
1433                  * Our preference for indirect blocks is the zone at the
1434                  * beginning of the inode's cylinder group data area that
1435                  * we try to reserve for indirect blocks.
1436                  */
1437                 pref = cgmeta(fs, inocg);
1438                 /*
1439                  * If we are allocating the first indirect block, try to
1440                  * place it immediately following the last direct block.
1441                  */
1442                 if (indx == -1 && lbn < UFS_NDADDR + NINDIR(fs) &&
1443                     ip->i_din2->di_db[UFS_NDADDR - 1] != 0)
1444                         pref = ip->i_din2->di_db[UFS_NDADDR - 1] + fs->fs_frag;
1445                 return (pref);
1446         }
1447         /*
1448          * If we are allocating the first data block in the first indirect
1449          * block and the indirect has been allocated in the data block area,
1450          * try to place it immediately following the indirect block.
1451          */
1452         if (lbn == UFS_NDADDR) {
1453                 pref = ip->i_din2->di_ib[0];
1454                 if (pref != 0 && pref >= cgdata(fs, inocg) &&
1455                     pref < cgbase(fs, inocg + 1))
1456                         return (pref + fs->fs_frag);
1457         }
1458         /*
1459          * If we are at the beginning of a file, or we have already allocated
1460          * the maximum number of blocks per cylinder group, or we do not
1461          * have a block allocated immediately preceding us, then we need
1462          * to decide where to start allocating new blocks.
1463          */
1464         if (indx % fs->fs_maxbpg == 0 || bap[indx - 1] == 0) {
1465                 /*
1466                  * If we are allocating a directory data block, we want
1467                  * to place it in the metadata area.
1468                  */
1469                 if ((ip->i_mode & IFMT) == IFDIR)
1470                         return (cgmeta(fs, inocg));
1471                 /*
1472                  * Until we fill all the direct and all the first indirect's
1473                  * blocks, we try to allocate in the data area of the inode's
1474                  * cylinder group.
1475                  */
1476                 if (lbn < UFS_NDADDR + NINDIR(fs))
1477                         return (cgdata(fs, inocg));
1478                 /*
1479                  * Find a cylinder with greater than average number of
1480                  * unused data blocks.
1481                  */
1482                 if (indx == 0 || bap[indx - 1] == 0)
1483                         startcg = inocg + lbn / fs->fs_maxbpg;
1484                 else
1485                         startcg = dtog(fs, bap[indx - 1]) + 1;
1486                 startcg %= fs->fs_ncg;
1487                 avgbfree = fs->fs_cstotal.cs_nbfree / fs->fs_ncg;
1488                 for (cg = startcg; cg < fs->fs_ncg; cg++)
1489                         if (fs->fs_cs(fs, cg).cs_nbfree >= avgbfree) {
1490                                 fs->fs_cgrotor = cg;
1491                                 return (cgdata(fs, cg));
1492                         }
1493                 for (cg = 0; cg <= startcg; cg++)
1494                         if (fs->fs_cs(fs, cg).cs_nbfree >= avgbfree) {
1495                                 fs->fs_cgrotor = cg;
1496                                 return (cgdata(fs, cg));
1497                         }
1498                 return (0);
1499         }
1500         /*
1501          * Otherwise, we just always try to lay things out contiguously.
1502          */
1503         return (bap[indx - 1] + fs->fs_frag);
1504 }
1505
1506 /*
1507  * Implement the cylinder overflow algorithm.
1508  *
1509  * The policy implemented by this algorithm is:
1510  *   1) allocate the block in its requested cylinder group.
1511  *   2) quadradically rehash on the cylinder group number.
1512  *   3) brute force search for a free block.
1513  *
1514  * Must be called with the UFS lock held.  Will release the lock on success
1515  * and return with it held on failure.
1516  */
1517 /*VARARGS5*/
1518 static ufs2_daddr_t
1519 ffs_hashalloc(ip, cg, pref, size, rsize, allocator)
1520         struct inode *ip;
1521         u_int cg;
1522         ufs2_daddr_t pref;
1523         int size;       /* Search size for data blocks, mode for inodes */
1524         int rsize;      /* Real allocated size. */
1525         allocfcn_t *allocator;
1526 {
1527         struct fs *fs;
1528         ufs2_daddr_t result;
1529         u_int i, icg = cg;
1530
1531         mtx_assert(UFS_MTX(ITOUMP(ip)), MA_OWNED);
1532 #ifdef INVARIANTS
1533         if (ITOV(ip)->v_mount->mnt_kern_flag & MNTK_SUSPENDED)
1534                 panic("ffs_hashalloc: allocation on suspended filesystem");
1535 #endif
1536         fs = ITOFS(ip);
1537         /*
1538          * 1: preferred cylinder group
1539          */
1540         result = (*allocator)(ip, cg, pref, size, rsize);
1541         if (result)
1542                 return (result);
1543         /*
1544          * 2: quadratic rehash
1545          */
1546         for (i = 1; i < fs->fs_ncg; i *= 2) {
1547                 cg += i;
1548                 if (cg >= fs->fs_ncg)
1549                         cg -= fs->fs_ncg;
1550                 result = (*allocator)(ip, cg, 0, size, rsize);
1551                 if (result)
1552                         return (result);
1553         }
1554         /*
1555          * 3: brute force search
1556          * Note that we start at i == 2, since 0 was checked initially,
1557          * and 1 is always checked in the quadratic rehash.
1558          */
1559         cg = (icg + 2) % fs->fs_ncg;
1560         for (i = 2; i < fs->fs_ncg; i++) {
1561                 result = (*allocator)(ip, cg, 0, size, rsize);
1562                 if (result)
1563                         return (result);
1564                 cg++;
1565                 if (cg == fs->fs_ncg)
1566                         cg = 0;
1567         }
1568         return (0);
1569 }
1570
1571 /*
1572  * Determine whether a fragment can be extended.
1573  *
1574  * Check to see if the necessary fragments are available, and
1575  * if they are, allocate them.
1576  */
1577 static ufs2_daddr_t
1578 ffs_fragextend(ip, cg, bprev, osize, nsize)
1579         struct inode *ip;
1580         u_int cg;
1581         ufs2_daddr_t bprev;
1582         int osize, nsize;
1583 {
1584         struct fs *fs;
1585         struct cg *cgp;
1586         struct buf *bp;
1587         struct ufsmount *ump;
1588         int nffree;
1589         long bno;
1590         int frags, bbase;
1591         int i, error;
1592         u_int8_t *blksfree;
1593
1594         ump = ITOUMP(ip);
1595         fs = ump->um_fs;
1596         if (fs->fs_cs(fs, cg).cs_nffree < numfrags(fs, nsize - osize))
1597                 return (0);
1598         frags = numfrags(fs, nsize);
1599         bbase = fragnum(fs, bprev);
1600         if (bbase > fragnum(fs, (bprev + frags - 1))) {
1601                 /* cannot extend across a block boundary */
1602                 return (0);
1603         }
1604         UFS_UNLOCK(ump);
1605         error = bread(ump->um_devvp, fsbtodb(fs, cgtod(fs, cg)),
1606             (int)fs->fs_cgsize, NOCRED, &bp);
1607         if (error)
1608                 goto fail;
1609         cgp = (struct cg *)bp->b_data;
1610         if (!cg_chkmagic(cgp))
1611                 goto fail;
1612         bp->b_xflags |= BX_BKGRDWRITE;
1613         cgp->cg_old_time = cgp->cg_time = time_second;
1614         bno = dtogd(fs, bprev);
1615         blksfree = cg_blksfree(cgp);
1616         for (i = numfrags(fs, osize); i < frags; i++)
1617                 if (isclr(blksfree, bno + i))
1618                         goto fail;
1619         /*
1620          * the current fragment can be extended
1621          * deduct the count on fragment being extended into
1622          * increase the count on the remaining fragment (if any)
1623          * allocate the extended piece
1624          */
1625         for (i = frags; i < fs->fs_frag - bbase; i++)
1626                 if (isclr(blksfree, bno + i))
1627                         break;
1628         cgp->cg_frsum[i - numfrags(fs, osize)]--;
1629         if (i != frags)
1630                 cgp->cg_frsum[i - frags]++;
1631         for (i = numfrags(fs, osize), nffree = 0; i < frags; i++) {
1632                 clrbit(blksfree, bno + i);
1633                 cgp->cg_cs.cs_nffree--;
1634                 nffree++;
1635         }
1636         UFS_LOCK(ump);
1637         fs->fs_cstotal.cs_nffree -= nffree;
1638         fs->fs_cs(fs, cg).cs_nffree -= nffree;
1639         fs->fs_fmod = 1;
1640         ACTIVECLEAR(fs, cg);
1641         UFS_UNLOCK(ump);
1642         if (DOINGSOFTDEP(ITOV(ip)))
1643                 softdep_setup_blkmapdep(bp, UFSTOVFS(ump), bprev,
1644                     frags, numfrags(fs, osize));
1645         bdwrite(bp);
1646         return (bprev);
1647
1648 fail:
1649         brelse(bp);
1650         UFS_LOCK(ump);
1651         return (0);
1652
1653 }
1654
1655 /*
1656  * Determine whether a block can be allocated.
1657  *
1658  * Check to see if a block of the appropriate size is available,
1659  * and if it is, allocate it.
1660  */
1661 static ufs2_daddr_t
1662 ffs_alloccg(ip, cg, bpref, size, rsize)
1663         struct inode *ip;
1664         u_int cg;
1665         ufs2_daddr_t bpref;
1666         int size;
1667         int rsize;
1668 {
1669         struct fs *fs;
1670         struct cg *cgp;
1671         struct buf *bp;
1672         struct ufsmount *ump;
1673         ufs1_daddr_t bno;
1674         ufs2_daddr_t blkno;
1675         int i, allocsiz, error, frags;
1676         u_int8_t *blksfree;
1677
1678         ump = ITOUMP(ip);
1679         fs = ump->um_fs;
1680         if (fs->fs_cs(fs, cg).cs_nbfree == 0 && size == fs->fs_bsize)
1681                 return (0);
1682         UFS_UNLOCK(ump);
1683         error = bread(ump->um_devvp, fsbtodb(fs, cgtod(fs, cg)),
1684             (int)fs->fs_cgsize, NOCRED, &bp);
1685         if (error)
1686                 goto fail;
1687         cgp = (struct cg *)bp->b_data;
1688         if (!cg_chkmagic(cgp) ||
1689             (cgp->cg_cs.cs_nbfree == 0 && size == fs->fs_bsize))
1690                 goto fail;
1691         bp->b_xflags |= BX_BKGRDWRITE;
1692         cgp->cg_old_time = cgp->cg_time = time_second;
1693         if (size == fs->fs_bsize) {
1694                 UFS_LOCK(ump);
1695                 blkno = ffs_alloccgblk(ip, bp, bpref, rsize);
1696                 ACTIVECLEAR(fs, cg);
1697                 UFS_UNLOCK(ump);
1698                 bdwrite(bp);
1699                 return (blkno);
1700         }
1701         /*
1702          * check to see if any fragments are already available
1703          * allocsiz is the size which will be allocated, hacking
1704          * it down to a smaller size if necessary
1705          */
1706         blksfree = cg_blksfree(cgp);
1707         frags = numfrags(fs, size);
1708         for (allocsiz = frags; allocsiz < fs->fs_frag; allocsiz++)
1709                 if (cgp->cg_frsum[allocsiz] != 0)
1710                         break;
1711         if (allocsiz == fs->fs_frag) {
1712                 /*
1713                  * no fragments were available, so a block will be
1714                  * allocated, and hacked up
1715                  */
1716                 if (cgp->cg_cs.cs_nbfree == 0)
1717                         goto fail;
1718                 UFS_LOCK(ump);
1719                 blkno = ffs_alloccgblk(ip, bp, bpref, rsize);
1720                 ACTIVECLEAR(fs, cg);
1721                 UFS_UNLOCK(ump);
1722                 bdwrite(bp);
1723                 return (blkno);
1724         }
1725         KASSERT(size == rsize,
1726             ("ffs_alloccg: size(%d) != rsize(%d)", size, rsize));
1727         bno = ffs_mapsearch(fs, cgp, bpref, allocsiz);
1728         if (bno < 0)
1729                 goto fail;
1730         for (i = 0; i < frags; i++)
1731                 clrbit(blksfree, bno + i);
1732         cgp->cg_cs.cs_nffree -= frags;
1733         cgp->cg_frsum[allocsiz]--;
1734         if (frags != allocsiz)
1735                 cgp->cg_frsum[allocsiz - frags]++;
1736         UFS_LOCK(ump);
1737         fs->fs_cstotal.cs_nffree -= frags;
1738         fs->fs_cs(fs, cg).cs_nffree -= frags;
1739         fs->fs_fmod = 1;
1740         blkno = cgbase(fs, cg) + bno;
1741         ACTIVECLEAR(fs, cg);
1742         UFS_UNLOCK(ump);
1743         if (DOINGSOFTDEP(ITOV(ip)))
1744                 softdep_setup_blkmapdep(bp, UFSTOVFS(ump), blkno, frags, 0);
1745         bdwrite(bp);
1746         return (blkno);
1747
1748 fail:
1749         brelse(bp);
1750         UFS_LOCK(ump);
1751         return (0);
1752 }
1753
1754 /*
1755  * Allocate a block in a cylinder group.
1756  *
1757  * This algorithm implements the following policy:
1758  *   1) allocate the requested block.
1759  *   2) allocate a rotationally optimal block in the same cylinder.
1760  *   3) allocate the next available block on the block rotor for the
1761  *      specified cylinder group.
1762  * Note that this routine only allocates fs_bsize blocks; these
1763  * blocks may be fragmented by the routine that allocates them.
1764  */
1765 static ufs2_daddr_t
1766 ffs_alloccgblk(ip, bp, bpref, size)
1767         struct inode *ip;
1768         struct buf *bp;
1769         ufs2_daddr_t bpref;
1770         int size;
1771 {
1772         struct fs *fs;
1773         struct cg *cgp;
1774         struct ufsmount *ump;
1775         ufs1_daddr_t bno;
1776         ufs2_daddr_t blkno;
1777         u_int8_t *blksfree;
1778         int i, cgbpref;
1779
1780         ump = ITOUMP(ip);
1781         fs = ump->um_fs;
1782         mtx_assert(UFS_MTX(ump), MA_OWNED);
1783         cgp = (struct cg *)bp->b_data;
1784         blksfree = cg_blksfree(cgp);
1785         if (bpref == 0) {
1786                 bpref = cgbase(fs, cgp->cg_cgx) + cgp->cg_rotor + fs->fs_frag;
1787         } else if ((cgbpref = dtog(fs, bpref)) != cgp->cg_cgx) {
1788                 /* map bpref to correct zone in this cg */
1789                 if (bpref < cgdata(fs, cgbpref))
1790                         bpref = cgmeta(fs, cgp->cg_cgx);
1791                 else
1792                         bpref = cgdata(fs, cgp->cg_cgx);
1793         }
1794         /*
1795          * if the requested block is available, use it
1796          */
1797         bno = dtogd(fs, blknum(fs, bpref));
1798         if (ffs_isblock(fs, blksfree, fragstoblks(fs, bno)))
1799                 goto gotit;
1800         /*
1801          * Take the next available block in this cylinder group.
1802          */
1803         bno = ffs_mapsearch(fs, cgp, bpref, (int)fs->fs_frag);
1804         if (bno < 0)
1805                 return (0);
1806         /* Update cg_rotor only if allocated from the data zone */
1807         if (bno >= dtogd(fs, cgdata(fs, cgp->cg_cgx)))
1808                 cgp->cg_rotor = bno;
1809 gotit:
1810         blkno = fragstoblks(fs, bno);
1811         ffs_clrblock(fs, blksfree, (long)blkno);
1812         ffs_clusteracct(fs, cgp, blkno, -1);
1813         cgp->cg_cs.cs_nbfree--;
1814         fs->fs_cstotal.cs_nbfree--;
1815         fs->fs_cs(fs, cgp->cg_cgx).cs_nbfree--;
1816         fs->fs_fmod = 1;
1817         blkno = cgbase(fs, cgp->cg_cgx) + bno;
1818         /*
1819          * If the caller didn't want the whole block free the frags here.
1820          */
1821         size = numfrags(fs, size);
1822         if (size != fs->fs_frag) {
1823                 bno = dtogd(fs, blkno);
1824                 for (i = size; i < fs->fs_frag; i++)
1825                         setbit(blksfree, bno + i);
1826                 i = fs->fs_frag - size;
1827                 cgp->cg_cs.cs_nffree += i;
1828                 fs->fs_cstotal.cs_nffree += i;
1829                 fs->fs_cs(fs, cgp->cg_cgx).cs_nffree += i;
1830                 fs->fs_fmod = 1;
1831                 cgp->cg_frsum[i]++;
1832         }
1833         /* XXX Fixme. */
1834         UFS_UNLOCK(ump);
1835         if (DOINGSOFTDEP(ITOV(ip)))
1836                 softdep_setup_blkmapdep(bp, UFSTOVFS(ump), blkno,
1837                     size, 0);
1838         UFS_LOCK(ump);
1839         return (blkno);
1840 }
1841
1842 /*
1843  * Determine whether a cluster can be allocated.
1844  *
1845  * We do not currently check for optimal rotational layout if there
1846  * are multiple choices in the same cylinder group. Instead we just
1847  * take the first one that we find following bpref.
1848  */
1849 static ufs2_daddr_t
1850 ffs_clusteralloc(ip, cg, bpref, len)
1851         struct inode *ip;
1852         u_int cg;
1853         ufs2_daddr_t bpref;
1854         int len;
1855 {
1856         struct fs *fs;
1857         struct cg *cgp;
1858         struct buf *bp;
1859         struct ufsmount *ump;
1860         int i, run, bit, map, got;
1861         ufs2_daddr_t bno;
1862         u_char *mapp;
1863         int32_t *lp;
1864         u_int8_t *blksfree;
1865
1866         ump = ITOUMP(ip);
1867         fs = ump->um_fs;
1868         if (fs->fs_maxcluster[cg] < len)
1869                 return (0);
1870         UFS_UNLOCK(ump);
1871         if (bread(ump->um_devvp, fsbtodb(fs, cgtod(fs, cg)), (int)fs->fs_cgsize,
1872             NOCRED, &bp))
1873                 goto fail_lock;
1874         cgp = (struct cg *)bp->b_data;
1875         if (!cg_chkmagic(cgp))
1876                 goto fail_lock;
1877         bp->b_xflags |= BX_BKGRDWRITE;
1878         /*
1879          * Check to see if a cluster of the needed size (or bigger) is
1880          * available in this cylinder group.
1881          */
1882         lp = &cg_clustersum(cgp)[len];
1883         for (i = len; i <= fs->fs_contigsumsize; i++)
1884                 if (*lp++ > 0)
1885                         break;
1886         if (i > fs->fs_contigsumsize) {
1887                 /*
1888                  * This is the first time looking for a cluster in this
1889                  * cylinder group. Update the cluster summary information
1890                  * to reflect the true maximum sized cluster so that
1891                  * future cluster allocation requests can avoid reading
1892                  * the cylinder group map only to find no clusters.
1893                  */
1894                 lp = &cg_clustersum(cgp)[len - 1];
1895                 for (i = len - 1; i > 0; i--)
1896                         if (*lp-- > 0)
1897                                 break;
1898                 UFS_LOCK(ump);
1899                 fs->fs_maxcluster[cg] = i;
1900                 goto fail;
1901         }
1902         /*
1903          * Search the cluster map to find a big enough cluster.
1904          * We take the first one that we find, even if it is larger
1905          * than we need as we prefer to get one close to the previous
1906          * block allocation. We do not search before the current
1907          * preference point as we do not want to allocate a block
1908          * that is allocated before the previous one (as we will
1909          * then have to wait for another pass of the elevator
1910          * algorithm before it will be read). We prefer to fail and
1911          * be recalled to try an allocation in the next cylinder group.
1912          */
1913         if (dtog(fs, bpref) != cg)
1914                 bpref = cgdata(fs, cg);
1915         else
1916                 bpref = blknum(fs, bpref);
1917         bpref = fragstoblks(fs, dtogd(fs, bpref));
1918         mapp = &cg_clustersfree(cgp)[bpref / NBBY];
1919         map = *mapp++;
1920         bit = 1 << (bpref % NBBY);
1921         for (run = 0, got = bpref; got < cgp->cg_nclusterblks; got++) {
1922                 if ((map & bit) == 0) {
1923                         run = 0;
1924                 } else {
1925                         run++;
1926                         if (run == len)
1927                                 break;
1928                 }
1929                 if ((got & (NBBY - 1)) != (NBBY - 1)) {
1930                         bit <<= 1;
1931                 } else {
1932                         map = *mapp++;
1933                         bit = 1;
1934                 }
1935         }
1936         if (got >= cgp->cg_nclusterblks)
1937                 goto fail_lock;
1938         /*
1939          * Allocate the cluster that we have found.
1940          */
1941         blksfree = cg_blksfree(cgp);
1942         for (i = 1; i <= len; i++)
1943                 if (!ffs_isblock(fs, blksfree, got - run + i))
1944                         panic("ffs_clusteralloc: map mismatch");
1945         bno = cgbase(fs, cg) + blkstofrags(fs, got - run + 1);
1946         if (dtog(fs, bno) != cg)
1947                 panic("ffs_clusteralloc: allocated out of group");
1948         len = blkstofrags(fs, len);
1949         UFS_LOCK(ump);
1950         for (i = 0; i < len; i += fs->fs_frag)
1951                 if (ffs_alloccgblk(ip, bp, bno + i, fs->fs_bsize) != bno + i)
1952                         panic("ffs_clusteralloc: lost block");
1953         ACTIVECLEAR(fs, cg);
1954         UFS_UNLOCK(ump);
1955         bdwrite(bp);
1956         return (bno);
1957
1958 fail_lock:
1959         UFS_LOCK(ump);
1960 fail:
1961         brelse(bp);
1962         return (0);
1963 }
1964
1965 static inline struct buf *
1966 getinobuf(struct inode *ip, u_int cg, u_int32_t cginoblk, int gbflags)
1967 {
1968         struct fs *fs;
1969
1970         fs = ITOFS(ip);
1971         return (getblk(ITODEVVP(ip), fsbtodb(fs, ino_to_fsba(fs,
1972             cg * fs->fs_ipg + cginoblk)), (int)fs->fs_bsize, 0, 0,
1973             gbflags));
1974 }
1975
1976 /*
1977  * Determine whether an inode can be allocated.
1978  *
1979  * Check to see if an inode is available, and if it is,
1980  * allocate it using the following policy:
1981  *   1) allocate the requested inode.
1982  *   2) allocate the next available inode after the requested
1983  *      inode in the specified cylinder group.
1984  */
1985 static ufs2_daddr_t
1986 ffs_nodealloccg(ip, cg, ipref, mode, unused)
1987         struct inode *ip;
1988         u_int cg;
1989         ufs2_daddr_t ipref;
1990         int mode;
1991         int unused;
1992 {
1993         struct fs *fs;
1994         struct cg *cgp;
1995         struct buf *bp, *ibp;
1996         struct ufsmount *ump;
1997         u_int8_t *inosused, *loc;
1998         struct ufs2_dinode *dp2;
1999         int error, start, len, i;
2000         u_int32_t old_initediblk;
2001
2002         ump = ITOUMP(ip);
2003         fs = ump->um_fs;
2004 check_nifree:
2005         if (fs->fs_cs(fs, cg).cs_nifree == 0)
2006                 return (0);
2007         UFS_UNLOCK(ump);
2008         error = bread(ump->um_devvp, fsbtodb(fs, cgtod(fs, cg)),
2009                 (int)fs->fs_cgsize, NOCRED, &bp);
2010         if (error) {
2011                 brelse(bp);
2012                 UFS_LOCK(ump);
2013                 return (0);
2014         }
2015         cgp = (struct cg *)bp->b_data;
2016 restart:
2017         if (!cg_chkmagic(cgp) || cgp->cg_cs.cs_nifree == 0) {
2018                 brelse(bp);
2019                 UFS_LOCK(ump);
2020                 return (0);
2021         }
2022         bp->b_xflags |= BX_BKGRDWRITE;
2023         inosused = cg_inosused(cgp);
2024         if (ipref) {
2025                 ipref %= fs->fs_ipg;
2026                 if (isclr(inosused, ipref))
2027                         goto gotit;
2028         }
2029         start = cgp->cg_irotor / NBBY;
2030         len = howmany(fs->fs_ipg - cgp->cg_irotor, NBBY);
2031         loc = memcchr(&inosused[start], 0xff, len);
2032         if (loc == NULL) {
2033                 len = start + 1;
2034                 start = 0;
2035                 loc = memcchr(&inosused[start], 0xff, len);
2036                 if (loc == NULL) {
2037                         printf("cg = %d, irotor = %ld, fs = %s\n",
2038                             cg, (long)cgp->cg_irotor, fs->fs_fsmnt);
2039                         panic("ffs_nodealloccg: map corrupted");
2040                         /* NOTREACHED */
2041                 }
2042         }
2043         ipref = (loc - inosused) * NBBY + ffs(~*loc) - 1;
2044 gotit:
2045         /*
2046          * Check to see if we need to initialize more inodes.
2047          */
2048         if (fs->fs_magic == FS_UFS2_MAGIC &&
2049             ipref + INOPB(fs) > cgp->cg_initediblk &&
2050             cgp->cg_initediblk < cgp->cg_niblk) {
2051                 old_initediblk = cgp->cg_initediblk;
2052
2053                 /*
2054                  * Free the cylinder group lock before writing the
2055                  * initialized inode block.  Entering the
2056                  * babarrierwrite() with the cylinder group lock
2057                  * causes lock order violation between the lock and
2058                  * snaplk.
2059                  *
2060                  * Another thread can decide to initialize the same
2061                  * inode block, but whichever thread first gets the
2062                  * cylinder group lock after writing the newly
2063                  * allocated inode block will update it and the other
2064                  * will realize that it has lost and leave the
2065                  * cylinder group unchanged.
2066                  */
2067                 ibp = getinobuf(ip, cg, old_initediblk, GB_LOCK_NOWAIT);
2068                 brelse(bp);
2069                 if (ibp == NULL) {
2070                         /*
2071                          * The inode block buffer is already owned by
2072                          * another thread, which must initialize it.
2073                          * Wait on the buffer to allow another thread
2074                          * to finish the updates, with dropped cg
2075                          * buffer lock, then retry.
2076                          */
2077                         ibp = getinobuf(ip, cg, old_initediblk, 0);
2078                         brelse(ibp);
2079                         UFS_LOCK(ump);
2080                         goto check_nifree;
2081                 }
2082                 bzero(ibp->b_data, (int)fs->fs_bsize);
2083                 dp2 = (struct ufs2_dinode *)(ibp->b_data);
2084                 for (i = 0; i < INOPB(fs); i++) {
2085                         while (dp2->di_gen == 0)
2086                                 dp2->di_gen = arc4random();
2087                         dp2++;
2088                 }
2089                 /*
2090                  * Rather than adding a soft updates dependency to ensure
2091                  * that the new inode block is written before it is claimed
2092                  * by the cylinder group map, we just do a barrier write
2093                  * here. The barrier write will ensure that the inode block
2094                  * gets written before the updated cylinder group map can be
2095                  * written. The barrier write should only slow down bulk
2096                  * loading of newly created filesystems.
2097                  */
2098                 babarrierwrite(ibp);
2099
2100                 /*
2101                  * After the inode block is written, try to update the
2102                  * cg initediblk pointer.  If another thread beat us
2103                  * to it, then leave it unchanged as the other thread
2104                  * has already set it correctly.
2105                  */
2106                 error = bread(ump->um_devvp, fsbtodb(fs, cgtod(fs, cg)),
2107                     (int)fs->fs_cgsize, NOCRED, &bp);
2108                 UFS_LOCK(ump);
2109                 ACTIVECLEAR(fs, cg);
2110                 UFS_UNLOCK(ump);
2111                 if (error != 0) {
2112                         brelse(bp);
2113                         return (error);
2114                 }
2115                 cgp = (struct cg *)bp->b_data;
2116                 if (cgp->cg_initediblk == old_initediblk)
2117                         cgp->cg_initediblk += INOPB(fs);
2118                 goto restart;
2119         }
2120         cgp->cg_old_time = cgp->cg_time = time_second;
2121         cgp->cg_irotor = ipref;
2122         UFS_LOCK(ump);
2123         ACTIVECLEAR(fs, cg);
2124         setbit(inosused, ipref);
2125         cgp->cg_cs.cs_nifree--;
2126         fs->fs_cstotal.cs_nifree--;
2127         fs->fs_cs(fs, cg).cs_nifree--;
2128         fs->fs_fmod = 1;
2129         if ((mode & IFMT) == IFDIR) {
2130                 cgp->cg_cs.cs_ndir++;
2131                 fs->fs_cstotal.cs_ndir++;
2132                 fs->fs_cs(fs, cg).cs_ndir++;
2133         }
2134         UFS_UNLOCK(ump);
2135         if (DOINGSOFTDEP(ITOV(ip)))
2136                 softdep_setup_inomapdep(bp, ip, cg * fs->fs_ipg + ipref, mode);
2137         bdwrite(bp);
2138         return ((ino_t)(cg * fs->fs_ipg + ipref));
2139 }
2140
2141 /*
2142  * Free a block or fragment.
2143  *
2144  * The specified block or fragment is placed back in the
2145  * free map. If a fragment is deallocated, a possible
2146  * block reassembly is checked.
2147  */
2148 static void
2149 ffs_blkfree_cg(ump, fs, devvp, bno, size, inum, dephd)
2150         struct ufsmount *ump;
2151         struct fs *fs;
2152         struct vnode *devvp;
2153         ufs2_daddr_t bno;
2154         long size;
2155         ino_t inum;
2156         struct workhead *dephd;
2157 {
2158         struct mount *mp;
2159         struct cg *cgp;
2160         struct buf *bp;
2161         ufs1_daddr_t fragno, cgbno;
2162         ufs2_daddr_t cgblkno;
2163         int i, blk, frags, bbase;
2164         u_int cg;
2165         u_int8_t *blksfree;
2166         struct cdev *dev;
2167
2168         cg = dtog(fs, bno);
2169         if (devvp->v_type == VREG) {
2170                 /* devvp is a snapshot */
2171                 MPASS(devvp->v_mount->mnt_data == ump);
2172                 dev = ump->um_devvp->v_rdev;
2173                 cgblkno = fragstoblks(fs, cgtod(fs, cg));
2174         } else if (devvp->v_type == VCHR) {
2175                 /* devvp is a normal disk device */
2176                 dev = devvp->v_rdev;
2177                 cgblkno = fsbtodb(fs, cgtod(fs, cg));
2178                 ASSERT_VOP_LOCKED(devvp, "ffs_blkfree_cg");
2179         } else
2180                 return;
2181 #ifdef INVARIANTS
2182         if ((u_int)size > fs->fs_bsize || fragoff(fs, size) != 0 ||
2183             fragnum(fs, bno) + numfrags(fs, size) > fs->fs_frag) {
2184                 printf("dev=%s, bno = %jd, bsize = %ld, size = %ld, fs = %s\n",
2185                     devtoname(dev), (intmax_t)bno, (long)fs->fs_bsize,
2186                     size, fs->fs_fsmnt);
2187                 panic("ffs_blkfree_cg: bad size");
2188         }
2189 #endif
2190         if ((u_int)bno >= fs->fs_size) {
2191                 printf("bad block %jd, ino %lu\n", (intmax_t)bno,
2192                     (u_long)inum);
2193                 ffs_fserr(fs, inum, "bad block");
2194                 return;
2195         }
2196         if (bread(devvp, cgblkno, (int)fs->fs_cgsize, NOCRED, &bp)) {
2197                 brelse(bp);
2198                 return;
2199         }
2200         cgp = (struct cg *)bp->b_data;
2201         if (!cg_chkmagic(cgp)) {
2202                 brelse(bp);
2203                 return;
2204         }
2205         bp->b_xflags |= BX_BKGRDWRITE;
2206         cgp->cg_old_time = cgp->cg_time = time_second;
2207         cgbno = dtogd(fs, bno);
2208         blksfree = cg_blksfree(cgp);
2209         UFS_LOCK(ump);
2210         if (size == fs->fs_bsize) {
2211                 fragno = fragstoblks(fs, cgbno);
2212                 if (!ffs_isfreeblock(fs, blksfree, fragno)) {
2213                         if (devvp->v_type == VREG) {
2214                                 UFS_UNLOCK(ump);
2215                                 /* devvp is a snapshot */
2216                                 brelse(bp);
2217                                 return;
2218                         }
2219                         printf("dev = %s, block = %jd, fs = %s\n",
2220                             devtoname(dev), (intmax_t)bno, fs->fs_fsmnt);
2221                         panic("ffs_blkfree_cg: freeing free block");
2222                 }
2223                 ffs_setblock(fs, blksfree, fragno);
2224                 ffs_clusteracct(fs, cgp, fragno, 1);
2225                 cgp->cg_cs.cs_nbfree++;
2226                 fs->fs_cstotal.cs_nbfree++;
2227                 fs->fs_cs(fs, cg).cs_nbfree++;
2228         } else {
2229                 bbase = cgbno - fragnum(fs, cgbno);
2230                 /*
2231                  * decrement the counts associated with the old frags
2232                  */
2233                 blk = blkmap(fs, blksfree, bbase);
2234                 ffs_fragacct(fs, blk, cgp->cg_frsum, -1);
2235                 /*
2236                  * deallocate the fragment
2237                  */
2238                 frags = numfrags(fs, size);
2239                 for (i = 0; i < frags; i++) {
2240                         if (isset(blksfree, cgbno + i)) {
2241                                 printf("dev = %s, block = %jd, fs = %s\n",
2242                                     devtoname(dev), (intmax_t)(bno + i),
2243                                     fs->fs_fsmnt);
2244                                 panic("ffs_blkfree_cg: freeing free frag");
2245                         }
2246                         setbit(blksfree, cgbno + i);
2247                 }
2248                 cgp->cg_cs.cs_nffree += i;
2249                 fs->fs_cstotal.cs_nffree += i;
2250                 fs->fs_cs(fs, cg).cs_nffree += i;
2251                 /*
2252                  * add back in counts associated with the new frags
2253                  */
2254                 blk = blkmap(fs, blksfree, bbase);
2255                 ffs_fragacct(fs, blk, cgp->cg_frsum, 1);
2256                 /*
2257                  * if a complete block has been reassembled, account for it
2258                  */
2259                 fragno = fragstoblks(fs, bbase);
2260                 if (ffs_isblock(fs, blksfree, fragno)) {
2261                         cgp->cg_cs.cs_nffree -= fs->fs_frag;
2262                         fs->fs_cstotal.cs_nffree -= fs->fs_frag;
2263                         fs->fs_cs(fs, cg).cs_nffree -= fs->fs_frag;
2264                         ffs_clusteracct(fs, cgp, fragno, 1);
2265                         cgp->cg_cs.cs_nbfree++;
2266                         fs->fs_cstotal.cs_nbfree++;
2267                         fs->fs_cs(fs, cg).cs_nbfree++;
2268                 }
2269         }
2270         fs->fs_fmod = 1;
2271         ACTIVECLEAR(fs, cg);
2272         UFS_UNLOCK(ump);
2273         mp = UFSTOVFS(ump);
2274         if (MOUNTEDSOFTDEP(mp) && devvp->v_type == VCHR)
2275                 softdep_setup_blkfree(UFSTOVFS(ump), bp, bno,
2276                     numfrags(fs, size), dephd);
2277         bdwrite(bp);
2278 }
2279
2280 struct ffs_blkfree_trim_params {
2281         struct task task;
2282         struct ufsmount *ump;
2283         struct vnode *devvp;
2284         ufs2_daddr_t bno;
2285         long size;
2286         ino_t inum;
2287         struct workhead *pdephd;
2288         struct workhead dephd;
2289 };
2290
2291 static void
2292 ffs_blkfree_trim_task(ctx, pending)
2293         void *ctx;
2294         int pending;
2295 {
2296         struct ffs_blkfree_trim_params *tp;
2297
2298         tp = ctx;
2299         ffs_blkfree_cg(tp->ump, tp->ump->um_fs, tp->devvp, tp->bno, tp->size,
2300             tp->inum, tp->pdephd);
2301         vn_finished_secondary_write(UFSTOVFS(tp->ump));
2302         atomic_add_int(&tp->ump->um_trim_inflight, -1);
2303         free(tp, M_TEMP);
2304 }
2305
2306 static void
2307 ffs_blkfree_trim_completed(bip)
2308         struct bio *bip;
2309 {
2310         struct ffs_blkfree_trim_params *tp;
2311
2312         tp = bip->bio_caller2;
2313         g_destroy_bio(bip);
2314         TASK_INIT(&tp->task, 0, ffs_blkfree_trim_task, tp);
2315         taskqueue_enqueue(tp->ump->um_trim_tq, &tp->task);
2316 }
2317
2318 void
2319 ffs_blkfree(ump, fs, devvp, bno, size, inum, vtype, dephd)
2320         struct ufsmount *ump;
2321         struct fs *fs;
2322         struct vnode *devvp;
2323         ufs2_daddr_t bno;
2324         long size;
2325         ino_t inum;
2326         enum vtype vtype;
2327         struct workhead *dephd;
2328 {
2329         struct mount *mp;
2330         struct bio *bip;
2331         struct ffs_blkfree_trim_params *tp;
2332
2333         /*
2334          * Check to see if a snapshot wants to claim the block.
2335          * Check that devvp is a normal disk device, not a snapshot,
2336          * it has a snapshot(s) associated with it, and one of the
2337          * snapshots wants to claim the block.
2338          */
2339         if (devvp->v_type == VCHR &&
2340             (devvp->v_vflag & VV_COPYONWRITE) &&
2341             ffs_snapblkfree(fs, devvp, bno, size, inum, vtype, dephd)) {
2342                 return;
2343         }
2344         /*
2345          * Nothing to delay if TRIM is disabled, or the operation is
2346          * performed on the snapshot.
2347          */
2348         if (!ump->um_candelete || devvp->v_type == VREG) {
2349                 ffs_blkfree_cg(ump, fs, devvp, bno, size, inum, dephd);
2350                 return;
2351         }
2352
2353         /*
2354          * Postpone the set of the free bit in the cg bitmap until the
2355          * BIO_DELETE is completed.  Otherwise, due to disk queue
2356          * reordering, TRIM might be issued after we reuse the block
2357          * and write some new data into it.
2358          */
2359         atomic_add_int(&ump->um_trim_inflight, 1);
2360         tp = malloc(sizeof(struct ffs_blkfree_trim_params), M_TEMP, M_WAITOK);
2361         tp->ump = ump;
2362         tp->devvp = devvp;
2363         tp->bno = bno;
2364         tp->size = size;
2365         tp->inum = inum;
2366         if (dephd != NULL) {
2367                 LIST_INIT(&tp->dephd);
2368                 LIST_SWAP(dephd, &tp->dephd, worklist, wk_list);
2369                 tp->pdephd = &tp->dephd;
2370         } else
2371                 tp->pdephd = NULL;
2372
2373         bip = g_alloc_bio();
2374         bip->bio_cmd = BIO_DELETE;
2375         bip->bio_offset = dbtob(fsbtodb(fs, bno));
2376         bip->bio_done = ffs_blkfree_trim_completed;
2377         bip->bio_length = size;
2378         bip->bio_caller2 = tp;
2379
2380         mp = UFSTOVFS(ump);
2381         vn_start_secondary_write(NULL, &mp, 0);
2382         g_io_request(bip, (struct g_consumer *)devvp->v_bufobj.bo_private);
2383 }
2384
2385 #ifdef INVARIANTS
2386 /*
2387  * Verify allocation of a block or fragment. Returns true if block or
2388  * fragment is allocated, false if it is free.
2389  */
2390 static int
2391 ffs_checkblk(ip, bno, size)
2392         struct inode *ip;
2393         ufs2_daddr_t bno;
2394         long size;
2395 {
2396         struct fs *fs;
2397         struct cg *cgp;
2398         struct buf *bp;
2399         ufs1_daddr_t cgbno;
2400         int i, error, frags, free;
2401         u_int8_t *blksfree;
2402
2403         fs = ITOFS(ip);
2404         if ((u_int)size > fs->fs_bsize || fragoff(fs, size) != 0) {
2405                 printf("bsize = %ld, size = %ld, fs = %s\n",
2406                     (long)fs->fs_bsize, size, fs->fs_fsmnt);
2407                 panic("ffs_checkblk: bad size");
2408         }
2409         if ((u_int)bno >= fs->fs_size)
2410                 panic("ffs_checkblk: bad block %jd", (intmax_t)bno);
2411         error = bread(ITODEVVP(ip), fsbtodb(fs, cgtod(fs, dtog(fs, bno))),
2412                 (int)fs->fs_cgsize, NOCRED, &bp);
2413         if (error)
2414                 panic("ffs_checkblk: cg bread failed");
2415         cgp = (struct cg *)bp->b_data;
2416         if (!cg_chkmagic(cgp))
2417                 panic("ffs_checkblk: cg magic mismatch");
2418         bp->b_xflags |= BX_BKGRDWRITE;
2419         blksfree = cg_blksfree(cgp);
2420         cgbno = dtogd(fs, bno);
2421         if (size == fs->fs_bsize) {
2422                 free = ffs_isblock(fs, blksfree, fragstoblks(fs, cgbno));
2423         } else {
2424                 frags = numfrags(fs, size);
2425                 for (free = 0, i = 0; i < frags; i++)
2426                         if (isset(blksfree, cgbno + i))
2427                                 free++;
2428                 if (free != 0 && free != frags)
2429                         panic("ffs_checkblk: partially free fragment");
2430         }
2431         brelse(bp);
2432         return (!free);
2433 }
2434 #endif /* INVARIANTS */
2435
2436 /*
2437  * Free an inode.
2438  */
2439 int
2440 ffs_vfree(pvp, ino, mode)
2441         struct vnode *pvp;
2442         ino_t ino;
2443         int mode;
2444 {
2445         struct ufsmount *ump;
2446         struct inode *ip;
2447
2448         if (DOINGSOFTDEP(pvp)) {
2449                 softdep_freefile(pvp, ino, mode);
2450                 return (0);
2451         }
2452         ip = VTOI(pvp);
2453         ump = VFSTOUFS(pvp->v_mount);
2454         return (ffs_freefile(ump, ump->um_fs, ump->um_devvp, ino, mode, NULL));
2455 }
2456
2457 /*
2458  * Do the actual free operation.
2459  * The specified inode is placed back in the free map.
2460  */
2461 int
2462 ffs_freefile(ump, fs, devvp, ino, mode, wkhd)
2463         struct ufsmount *ump;
2464         struct fs *fs;
2465         struct vnode *devvp;
2466         ino_t ino;
2467         int mode;
2468         struct workhead *wkhd;
2469 {
2470         struct cg *cgp;
2471         struct buf *bp;
2472         ufs2_daddr_t cgbno;
2473         int error;
2474         u_int cg;
2475         u_int8_t *inosused;
2476         struct cdev *dev;
2477
2478         cg = ino_to_cg(fs, ino);
2479         if (devvp->v_type == VREG) {
2480                 /* devvp is a snapshot */
2481                 MPASS(devvp->v_mount->mnt_data == ump);
2482                 dev = ump->um_devvp->v_rdev;
2483                 cgbno = fragstoblks(fs, cgtod(fs, cg));
2484         } else if (devvp->v_type == VCHR) {
2485                 /* devvp is a normal disk device */
2486                 dev = devvp->v_rdev;
2487                 cgbno = fsbtodb(fs, cgtod(fs, cg));
2488         } else {
2489                 bp = NULL;
2490                 return (0);
2491         }
2492         if (ino >= fs->fs_ipg * fs->fs_ncg)
2493                 panic("ffs_freefile: range: dev = %s, ino = %ju, fs = %s",
2494                     devtoname(dev), (uintmax_t)ino, fs->fs_fsmnt);
2495         if ((error = bread(devvp, cgbno, (int)fs->fs_cgsize, NOCRED, &bp))) {
2496                 brelse(bp);
2497                 return (error);
2498         }
2499         cgp = (struct cg *)bp->b_data;
2500         if (!cg_chkmagic(cgp)) {
2501                 brelse(bp);
2502                 return (0);
2503         }
2504         bp->b_xflags |= BX_BKGRDWRITE;
2505         cgp->cg_old_time = cgp->cg_time = time_second;
2506         inosused = cg_inosused(cgp);
2507         ino %= fs->fs_ipg;
2508         if (isclr(inosused, ino)) {
2509                 printf("dev = %s, ino = %ju, fs = %s\n", devtoname(dev),
2510                     (uintmax_t)(ino + cg * fs->fs_ipg), fs->fs_fsmnt);
2511                 if (fs->fs_ronly == 0)
2512                         panic("ffs_freefile: freeing free inode");
2513         }
2514         clrbit(inosused, ino);
2515         if (ino < cgp->cg_irotor)
2516                 cgp->cg_irotor = ino;
2517         cgp->cg_cs.cs_nifree++;
2518         UFS_LOCK(ump);
2519         fs->fs_cstotal.cs_nifree++;
2520         fs->fs_cs(fs, cg).cs_nifree++;
2521         if ((mode & IFMT) == IFDIR) {
2522                 cgp->cg_cs.cs_ndir--;
2523                 fs->fs_cstotal.cs_ndir--;
2524                 fs->fs_cs(fs, cg).cs_ndir--;
2525         }
2526         fs->fs_fmod = 1;
2527         ACTIVECLEAR(fs, cg);
2528         UFS_UNLOCK(ump);
2529         if (MOUNTEDSOFTDEP(UFSTOVFS(ump)) && devvp->v_type == VCHR)
2530                 softdep_setup_inofree(UFSTOVFS(ump), bp,
2531                     ino + cg * fs->fs_ipg, wkhd);
2532         bdwrite(bp);
2533         return (0);
2534 }
2535
2536 /*
2537  * Check to see if a file is free.
2538  */
2539 int
2540 ffs_checkfreefile(fs, devvp, ino)
2541         struct fs *fs;
2542         struct vnode *devvp;
2543         ino_t ino;
2544 {
2545         struct cg *cgp;
2546         struct buf *bp;
2547         ufs2_daddr_t cgbno;
2548         int ret;
2549         u_int cg;
2550         u_int8_t *inosused;
2551
2552         cg = ino_to_cg(fs, ino);
2553         if (devvp->v_type == VREG) {
2554                 /* devvp is a snapshot */
2555                 cgbno = fragstoblks(fs, cgtod(fs, cg));
2556         } else if (devvp->v_type == VCHR) {
2557                 /* devvp is a normal disk device */
2558                 cgbno = fsbtodb(fs, cgtod(fs, cg));
2559         } else {
2560                 return (1);
2561         }
2562         if (ino >= fs->fs_ipg * fs->fs_ncg)
2563                 return (1);
2564         if (bread(devvp, cgbno, (int)fs->fs_cgsize, NOCRED, &bp)) {
2565                 brelse(bp);
2566                 return (1);
2567         }
2568         cgp = (struct cg *)bp->b_data;
2569         if (!cg_chkmagic(cgp)) {
2570                 brelse(bp);
2571                 return (1);
2572         }
2573         inosused = cg_inosused(cgp);
2574         ino %= fs->fs_ipg;
2575         ret = isclr(inosused, ino);
2576         brelse(bp);
2577         return (ret);
2578 }
2579
2580 /*
2581  * Find a block of the specified size in the specified cylinder group.
2582  *
2583  * It is a panic if a request is made to find a block if none are
2584  * available.
2585  */
2586 static ufs1_daddr_t
2587 ffs_mapsearch(fs, cgp, bpref, allocsiz)
2588         struct fs *fs;
2589         struct cg *cgp;
2590         ufs2_daddr_t bpref;
2591         int allocsiz;
2592 {
2593         ufs1_daddr_t bno;
2594         int start, len, loc, i;
2595         int blk, field, subfield, pos;
2596         u_int8_t *blksfree;
2597
2598         /*
2599          * find the fragment by searching through the free block
2600          * map for an appropriate bit pattern
2601          */
2602         if (bpref)
2603                 start = dtogd(fs, bpref) / NBBY;
2604         else
2605                 start = cgp->cg_frotor / NBBY;
2606         blksfree = cg_blksfree(cgp);
2607         len = howmany(fs->fs_fpg, NBBY) - start;
2608         loc = scanc((u_int)len, (u_char *)&blksfree[start],
2609                 fragtbl[fs->fs_frag],
2610                 (u_char)(1 << (allocsiz - 1 + (fs->fs_frag % NBBY))));
2611         if (loc == 0) {
2612                 len = start + 1;
2613                 start = 0;
2614                 loc = scanc((u_int)len, (u_char *)&blksfree[0],
2615                         fragtbl[fs->fs_frag],
2616                         (u_char)(1 << (allocsiz - 1 + (fs->fs_frag % NBBY))));
2617                 if (loc == 0) {
2618                         printf("start = %d, len = %d, fs = %s\n",
2619                             start, len, fs->fs_fsmnt);
2620                         panic("ffs_alloccg: map corrupted");
2621                         /* NOTREACHED */
2622                 }
2623         }
2624         bno = (start + len - loc) * NBBY;
2625         cgp->cg_frotor = bno;
2626         /*
2627          * found the byte in the map
2628          * sift through the bits to find the selected frag
2629          */
2630         for (i = bno + NBBY; bno < i; bno += fs->fs_frag) {
2631                 blk = blkmap(fs, blksfree, bno);
2632                 blk <<= 1;
2633                 field = around[allocsiz];
2634                 subfield = inside[allocsiz];
2635                 for (pos = 0; pos <= fs->fs_frag - allocsiz; pos++) {
2636                         if ((blk & field) == subfield)
2637                                 return (bno + pos);
2638                         field <<= 1;
2639                         subfield <<= 1;
2640                 }
2641         }
2642         printf("bno = %lu, fs = %s\n", (u_long)bno, fs->fs_fsmnt);
2643         panic("ffs_alloccg: block not in map");
2644         return (-1);
2645 }
2646
2647 /*
2648  * Fserr prints the name of a filesystem with an error diagnostic.
2649  *
2650  * The form of the error message is:
2651  *      fs: error message
2652  */
2653 void
2654 ffs_fserr(fs, inum, cp)
2655         struct fs *fs;
2656         ino_t inum;
2657         char *cp;
2658 {
2659         struct thread *td = curthread;  /* XXX */
2660         struct proc *p = td->td_proc;
2661
2662         log(LOG_ERR, "pid %d (%s), uid %d inumber %ju on %s: %s\n",
2663             p->p_pid, p->p_comm, td->td_ucred->cr_uid, (uintmax_t)inum,
2664             fs->fs_fsmnt, cp);
2665 }
2666
2667 /*
2668  * This function provides the capability for the fsck program to
2669  * update an active filesystem. Fourteen operations are provided:
2670  *
2671  * adjrefcnt(inode, amt) - adjusts the reference count on the
2672  *      specified inode by the specified amount. Under normal
2673  *      operation the count should always go down. Decrementing
2674  *      the count to zero will cause the inode to be freed.
2675  * adjblkcnt(inode, amt) - adjust the number of blocks used by the
2676  *      inode by the specified amount.
2677  * adjndir, adjbfree, adjifree, adjffree, adjnumclusters(amt) -
2678  *      adjust the superblock summary.
2679  * freedirs(inode, count) - directory inodes [inode..inode + count - 1]
2680  *      are marked as free. Inodes should never have to be marked
2681  *      as in use.
2682  * freefiles(inode, count) - file inodes [inode..inode + count - 1]
2683  *      are marked as free. Inodes should never have to be marked
2684  *      as in use.
2685  * freeblks(blockno, size) - blocks [blockno..blockno + size - 1]
2686  *      are marked as free. Blocks should never have to be marked
2687  *      as in use.
2688  * setflags(flags, set/clear) - the fs_flags field has the specified
2689  *      flags set (second parameter +1) or cleared (second parameter -1).
2690  * setcwd(dirinode) - set the current directory to dirinode in the
2691  *      filesystem associated with the snapshot.
2692  * setdotdot(oldvalue, newvalue) - Verify that the inode number for ".."
2693  *      in the current directory is oldvalue then change it to newvalue.
2694  * unlink(nameptr, oldvalue) - Verify that the inode number associated
2695  *      with nameptr in the current directory is oldvalue then unlink it.
2696  *
2697  * The following functions may only be used on a quiescent filesystem
2698  * by the soft updates journal. They are not safe to be run on an active
2699  * filesystem.
2700  *
2701  * setinode(inode, dip) - the specified disk inode is replaced with the
2702  *      contents pointed to by dip.
2703  * setbufoutput(fd, flags) - output associated with the specified file
2704  *      descriptor (which must reference the character device supporting
2705  *      the filesystem) switches from using physio to running through the
2706  *      buffer cache when flags is set to 1. The descriptor reverts to
2707  *      physio for output when flags is set to zero.
2708  */
2709
2710 static int sysctl_ffs_fsck(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
2711
2712 SYSCTL_PROC(_vfs_ffs, FFS_ADJ_REFCNT, adjrefcnt, CTLFLAG_WR|CTLTYPE_STRUCT,
2713         0, 0, sysctl_ffs_fsck, "S,fsck", "Adjust Inode Reference Count");
2714
2715 static SYSCTL_NODE(_vfs_ffs, FFS_ADJ_BLKCNT, adjblkcnt, CTLFLAG_WR,
2716         sysctl_ffs_fsck, "Adjust Inode Used Blocks Count");
2717
2718 static SYSCTL_NODE(_vfs_ffs, FFS_ADJ_NDIR, adjndir, CTLFLAG_WR,
2719         sysctl_ffs_fsck, "Adjust number of directories");
2720
2721 static SYSCTL_NODE(_vfs_ffs, FFS_ADJ_NBFREE, adjnbfree, CTLFLAG_WR,
2722         sysctl_ffs_fsck, "Adjust number of free blocks");
2723
2724 static SYSCTL_NODE(_vfs_ffs, FFS_ADJ_NIFREE, adjnifree, CTLFLAG_WR,
2725         sysctl_ffs_fsck, "Adjust number of free inodes");
2726
2727 static SYSCTL_NODE(_vfs_ffs, FFS_ADJ_NFFREE, adjnffree, CTLFLAG_WR,
2728         sysctl_ffs_fsck, "Adjust number of free frags");
2729
2730 static SYSCTL_NODE(_vfs_ffs, FFS_ADJ_NUMCLUSTERS, adjnumclusters, CTLFLAG_WR,
2731         sysctl_ffs_fsck, "Adjust number of free clusters");
2732
2733 static SYSCTL_NODE(_vfs_ffs, FFS_DIR_FREE, freedirs, CTLFLAG_WR,
2734         sysctl_ffs_fsck, "Free Range of Directory Inodes");
2735
2736 static SYSCTL_NODE(_vfs_ffs, FFS_FILE_FREE, freefiles, CTLFLAG_WR,
2737         sysctl_ffs_fsck, "Free Range of File Inodes");
2738
2739 static SYSCTL_NODE(_vfs_ffs, FFS_BLK_FREE, freeblks, CTLFLAG_WR,
2740         sysctl_ffs_fsck, "Free Range of Blocks");
2741
2742 static SYSCTL_NODE(_vfs_ffs, FFS_SET_FLAGS, setflags, CTLFLAG_WR,
2743         sysctl_ffs_fsck, "Change Filesystem Flags");
2744
2745 static SYSCTL_NODE(_vfs_ffs, FFS_SET_CWD, setcwd, CTLFLAG_WR,
2746         sysctl_ffs_fsck, "Set Current Working Directory");
2747
2748 static SYSCTL_NODE(_vfs_ffs, FFS_SET_DOTDOT, setdotdot, CTLFLAG_WR,
2749         sysctl_ffs_fsck, "Change Value of .. Entry");
2750
2751 static SYSCTL_NODE(_vfs_ffs, FFS_UNLINK, unlink, CTLFLAG_WR,
2752         sysctl_ffs_fsck, "Unlink a Duplicate Name");
2753
2754 static SYSCTL_NODE(_vfs_ffs, FFS_SET_INODE, setinode, CTLFLAG_WR,
2755         sysctl_ffs_fsck, "Update an On-Disk Inode");
2756
2757 static SYSCTL_NODE(_vfs_ffs, FFS_SET_BUFOUTPUT, setbufoutput, CTLFLAG_WR,
2758         sysctl_ffs_fsck, "Set Buffered Writing for Descriptor");
2759
2760 #define DEBUG 1
2761 #ifdef DEBUG
2762 static int fsckcmds = 0;
2763 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, fsckcmds, CTLFLAG_RW, &fsckcmds, 0, "");
2764 #endif /* DEBUG */
2765
2766 static int buffered_write(struct file *, struct uio *, struct ucred *,
2767         int, struct thread *);
2768
2769 static int
2770 sysctl_ffs_fsck(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2771 {
2772         struct thread *td = curthread;
2773         struct fsck_cmd cmd;
2774         struct ufsmount *ump;
2775         struct vnode *vp, *dvp, *fdvp;
2776         struct inode *ip, *dp;
2777         struct mount *mp;
2778         struct fs *fs;
2779         ufs2_daddr_t blkno;
2780         long blkcnt, blksize;
2781         struct file *fp, *vfp;
2782         cap_rights_t rights;
2783         int filetype, error;
2784         static struct fileops *origops, bufferedops;
2785
2786         if (req->newlen > sizeof cmd)
2787                 return (EBADRPC);
2788         if ((error = SYSCTL_IN(req, &cmd, sizeof cmd)) != 0)
2789                 return (error);
2790         if (cmd.version != FFS_CMD_VERSION)
2791                 return (ERPCMISMATCH);
2792         if ((error = getvnode(td, cmd.handle,
2793             cap_rights_init(&rights, CAP_FSCK), &fp)) != 0)
2794                 return (error);
2795         vp = fp->f_data;
2796         if (vp->v_type != VREG && vp->v_type != VDIR) {
2797                 fdrop(fp, td);
2798                 return (EINVAL);
2799         }
2800         vn_start_write(vp, &mp, V_WAIT);
2801         if (mp == NULL ||
2802             strncmp(mp->mnt_stat.f_fstypename, "ufs", MFSNAMELEN)) {
2803                 vn_finished_write(mp);
2804                 fdrop(fp, td);
2805                 return (EINVAL);
2806         }
2807         ump = VFSTOUFS(mp);
2808         if ((mp->mnt_flag & MNT_RDONLY) &&
2809             ump->um_fsckpid != td->td_proc->p_pid) {
2810                 vn_finished_write(mp);
2811                 fdrop(fp, td);
2812                 return (EROFS);
2813         }
2814         fs = ump->um_fs;
2815         filetype = IFREG;
2816
2817         switch (oidp->oid_number) {
2818
2819         case FFS_SET_FLAGS:
2820 #ifdef DEBUG
2821                 if (fsckcmds)
2822                         printf("%s: %s flags\n", mp->mnt_stat.f_mntonname,
2823                             cmd.size > 0 ? "set" : "clear");
2824 #endif /* DEBUG */
2825                 if (cmd.size > 0)
2826                         fs->fs_flags |= (long)cmd.value;
2827                 else
2828                         fs->fs_flags &= ~(long)cmd.value;
2829                 break;
2830
2831         case FFS_ADJ_REFCNT:
2832 #ifdef DEBUG
2833                 if (fsckcmds) {
2834                         printf("%s: adjust inode %jd link count by %jd\n",
2835                             mp->mnt_stat.f_mntonname, (intmax_t)cmd.value,
2836                             (intmax_t)cmd.size);
2837                 }
2838 #endif /* DEBUG */
2839                 if ((error = ffs_vget(mp, (ino_t)cmd.value, LK_EXCLUSIVE, &vp)))
2840                         break;
2841                 ip = VTOI(vp);
2842                 ip->i_nlink += cmd.size;
2843                 DIP_SET(ip, i_nlink, ip->i_nlink);
2844                 ip->i_effnlink += cmd.size;
2845                 ip->i_flag |= IN_CHANGE | IN_MODIFIED;
2846                 error = ffs_update(vp, 1);
2847                 if (DOINGSOFTDEP(vp))
2848                         softdep_change_linkcnt(ip);
2849                 vput(vp);
2850                 break;
2851
2852         case FFS_ADJ_BLKCNT:
2853 #ifdef DEBUG
2854                 if (fsckcmds) {
2855                         printf("%s: adjust inode %jd block count by %jd\n",
2856                             mp->mnt_stat.f_mntonname, (intmax_t)cmd.value,
2857                             (intmax_t)cmd.size);
2858                 }
2859 #endif /* DEBUG */
2860                 if ((error = ffs_vget(mp, (ino_t)cmd.value, LK_EXCLUSIVE, &vp)))
2861                         break;
2862                 ip = VTOI(vp);
2863                 DIP_SET(ip, i_blocks, DIP(ip, i_blocks) + cmd.size);
2864                 ip->i_flag |= IN_CHANGE | IN_MODIFIED;
2865                 error = ffs_update(vp, 1);
2866                 vput(vp);
2867                 break;
2868
2869         case FFS_DIR_FREE:
2870                 filetype = IFDIR;
2871                 /* fall through */
2872
2873         case FFS_FILE_FREE:
2874 #ifdef DEBUG
2875                 if (fsckcmds) {
2876                         if (cmd.size == 1)
2877                                 printf("%s: free %s inode %ju\n",
2878                                     mp->mnt_stat.f_mntonname,
2879                                     filetype == IFDIR ? "directory" : "file",
2880                                     (uintmax_t)cmd.value);
2881                         else
2882                                 printf("%s: free %s inodes %ju-%ju\n",
2883                                     mp->mnt_stat.f_mntonname,
2884                                     filetype == IFDIR ? "directory" : "file",
2885                                     (uintmax_t)cmd.value,
2886                                     (uintmax_t)(cmd.value + cmd.size - 1));
2887                 }
2888 #endif /* DEBUG */
2889                 while (cmd.size > 0) {
2890                         if ((error = ffs_freefile(ump, fs, ump->um_devvp,
2891                             cmd.value, filetype, NULL)))
2892                                 break;
2893                         cmd.size -= 1;
2894                         cmd.value += 1;
2895                 }
2896                 break;
2897
2898         case FFS_BLK_FREE:
2899 #ifdef DEBUG
2900                 if (fsckcmds) {
2901                         if (cmd.size == 1)
2902                                 printf("%s: free block %jd\n",
2903                                     mp->mnt_stat.f_mntonname,
2904                                     (intmax_t)cmd.value);
2905                         else
2906                                 printf("%s: free blocks %jd-%jd\n",
2907                                     mp->mnt_stat.f_mntonname, 
2908                                     (intmax_t)cmd.value,
2909                                     (intmax_t)cmd.value + cmd.size - 1);
2910                 }
2911 #endif /* DEBUG */
2912                 blkno = cmd.value;
2913                 blkcnt = cmd.size;
2914                 blksize = fs->fs_frag - (blkno % fs->fs_frag);
2915                 while (blkcnt > 0) {
2916                         if (blksize > blkcnt)
2917                                 blksize = blkcnt;
2918                         ffs_blkfree(ump, fs, ump->um_devvp, blkno,
2919                             blksize * fs->fs_fsize, UFS_ROOTINO, VDIR, NULL);
2920                         blkno += blksize;
2921                         blkcnt -= blksize;
2922                         blksize = fs->fs_frag;
2923                 }
2924                 break;
2925
2926         /*
2927          * Adjust superblock summaries.  fsck(8) is expected to
2928          * submit deltas when necessary.
2929          */
2930         case FFS_ADJ_NDIR:
2931 #ifdef DEBUG
2932                 if (fsckcmds) {
2933                         printf("%s: adjust number of directories by %jd\n",
2934                             mp->mnt_stat.f_mntonname, (intmax_t)cmd.value);
2935                 }
2936 #endif /* DEBUG */
2937                 fs->fs_cstotal.cs_ndir += cmd.value;
2938                 break;
2939
2940         case FFS_ADJ_NBFREE:
2941 #ifdef DEBUG
2942                 if (fsckcmds) {
2943                         printf("%s: adjust number of free blocks by %+jd\n",
2944                             mp->mnt_stat.f_mntonname, (intmax_t)cmd.value);
2945                 }
2946 #endif /* DEBUG */
2947                 fs->fs_cstotal.cs_nbfree += cmd.value;
2948                 break;
2949
2950         case FFS_ADJ_NIFREE:
2951 #ifdef DEBUG
2952                 if (fsckcmds) {
2953                         printf("%s: adjust number of free inodes by %+jd\n",
2954                             mp->mnt_stat.f_mntonname, (intmax_t)cmd.value);
2955                 }
2956 #endif /* DEBUG */
2957                 fs->fs_cstotal.cs_nifree += cmd.value;
2958                 break;
2959
2960         case FFS_ADJ_NFFREE:
2961 #ifdef DEBUG
2962                 if (fsckcmds) {
2963                         printf("%s: adjust number of free frags by %+jd\n",
2964                             mp->mnt_stat.f_mntonname, (intmax_t)cmd.value);
2965                 }
2966 #endif /* DEBUG */
2967                 fs->fs_cstotal.cs_nffree += cmd.value;
2968                 break;
2969
2970         case FFS_ADJ_NUMCLUSTERS:
2971 #ifdef DEBUG
2972                 if (fsckcmds) {
2973                         printf("%s: adjust number of free clusters by %+jd\n",
2974                             mp->mnt_stat.f_mntonname, (intmax_t)cmd.value);
2975                 }
2976 #endif /* DEBUG */
2977                 fs->fs_cstotal.cs_numclusters += cmd.value;
2978                 break;
2979
2980         case FFS_SET_CWD:
2981 #ifdef DEBUG
2982                 if (fsckcmds) {
2983                         printf("%s: set current directory to inode %jd\n",
2984                             mp->mnt_stat.f_mntonname, (intmax_t)cmd.value);
2985                 }
2986 #endif /* DEBUG */
2987                 if ((error = ffs_vget(mp, (ino_t)cmd.value, LK_SHARED, &vp)))
2988                         break;
2989                 AUDIT_ARG_VNODE1(vp);
2990                 if ((error = change_dir(vp, td)) != 0) {
2991                         vput(vp);
2992                         break;
2993                 }
2994                 VOP_UNLOCK(vp, 0);
2995                 pwd_chdir(td, vp);
2996                 break;
2997
2998         case FFS_SET_DOTDOT:
2999 #ifdef DEBUG
3000                 if (fsckcmds) {
3001                         printf("%s: change .. in cwd from %jd to %jd\n",
3002                             mp->mnt_stat.f_mntonname, (intmax_t)cmd.value,
3003                             (intmax_t)cmd.size);
3004                 }
3005 #endif /* DEBUG */
3006                 /*
3007                  * First we have to get and lock the parent directory
3008                  * to which ".." points.
3009                  */
3010                 error = ffs_vget(mp, (ino_t)cmd.value, LK_EXCLUSIVE, &fdvp);
3011                 if (error)
3012                         break;
3013                 /*
3014                  * Now we get and lock the child directory containing "..".
3015                  */
3016                 FILEDESC_SLOCK(td->td_proc->p_fd);
3017                 dvp = td->td_proc->p_fd->fd_cdir;
3018                 FILEDESC_SUNLOCK(td->td_proc->p_fd);
3019                 if ((error = vget(dvp, LK_EXCLUSIVE, td)) != 0) {
3020                         vput(fdvp);
3021                         break;
3022                 }
3023                 dp = VTOI(dvp);
3024                 dp->i_offset = 12;      /* XXX mastertemplate.dot_reclen */
3025                 error = ufs_dirrewrite(dp, VTOI(fdvp), (ino_t)cmd.size,
3026                     DT_DIR, 0);
3027                 cache_purge(fdvp);
3028                 cache_purge(dvp);
3029                 vput(dvp);
3030                 vput(fdvp);
3031                 break;
3032
3033         case FFS_UNLINK:
3034 #ifdef DEBUG
3035                 if (fsckcmds) {
3036                         char buf[32];
3037
3038                         if (copyinstr((char *)(intptr_t)cmd.value, buf,32,NULL))
3039                                 strncpy(buf, "Name_too_long", 32);
3040                         printf("%s: unlink %s (inode %jd)\n",
3041                             mp->mnt_stat.f_mntonname, buf, (intmax_t)cmd.size);
3042                 }
3043 #endif /* DEBUG */
3044                 /*
3045                  * kern_unlinkat will do its own start/finish writes and
3046                  * they do not nest, so drop ours here. Setting mp == NULL
3047                  * indicates that vn_finished_write is not needed down below.
3048                  */
3049                 vn_finished_write(mp);
3050                 mp = NULL;
3051                 error = kern_unlinkat(td, AT_FDCWD, (char *)(intptr_t)cmd.value,
3052                     UIO_USERSPACE, (ino_t)cmd.size);
3053                 break;
3054
3055         case FFS_SET_INODE:
3056                 if (ump->um_fsckpid != td->td_proc->p_pid) {
3057                         error = EPERM;
3058                         break;
3059                 }
3060 #ifdef DEBUG
3061                 if (fsckcmds) {
3062                         printf("%s: update inode %jd\n",
3063                             mp->mnt_stat.f_mntonname, (intmax_t)cmd.value);
3064                 }
3065 #endif /* DEBUG */
3066                 if ((error = ffs_vget(mp, (ino_t)cmd.value, LK_EXCLUSIVE, &vp)))
3067                         break;
3068                 AUDIT_ARG_VNODE1(vp);
3069                 ip = VTOI(vp);
3070                 if (I_IS_UFS1(ip))
3071                         error = copyin((void *)(intptr_t)cmd.size, ip->i_din1,
3072                             sizeof(struct ufs1_dinode));
3073                 else
3074                         error = copyin((void *)(intptr_t)cmd.size, ip->i_din2,
3075                             sizeof(struct ufs2_dinode));
3076                 if (error) {
3077                         vput(vp);
3078                         break;
3079                 }
3080                 ip->i_flag |= IN_CHANGE | IN_MODIFIED;
3081                 error = ffs_update(vp, 1);
3082                 vput(vp);
3083                 break;
3084
3085         case FFS_SET_BUFOUTPUT:
3086                 if (ump->um_fsckpid != td->td_proc->p_pid) {
3087                         error = EPERM;
3088                         break;
3089                 }
3090                 if (ITOUMP(VTOI(vp)) != ump) {
3091                         error = EINVAL;
3092                         break;
3093                 }
3094 #ifdef DEBUG
3095                 if (fsckcmds) {
3096                         printf("%s: %s buffered output for descriptor %jd\n",
3097                             mp->mnt_stat.f_mntonname,
3098                             cmd.size == 1 ? "enable" : "disable",
3099                             (intmax_t)cmd.value);
3100                 }
3101 #endif /* DEBUG */
3102                 if ((error = getvnode(td, cmd.value,
3103                     cap_rights_init(&rights, CAP_FSCK), &vfp)) != 0)
3104                         break;
3105                 if (vfp->f_vnode->v_type != VCHR) {
3106                         fdrop(vfp, td);
3107                         error = EINVAL;
3108                         break;
3109                 }
3110                 if (origops == NULL) {
3111                         origops = vfp->f_ops;
3112                         bcopy((void *)origops, (void *)&bufferedops,
3113                             sizeof(bufferedops));
3114                         bufferedops.fo_write = buffered_write;
3115                 }
3116                 if (cmd.size == 1)
3117                         atomic_store_rel_ptr((volatile uintptr_t *)&vfp->f_ops,
3118                             (uintptr_t)&bufferedops);
3119                 else
3120                         atomic_store_rel_ptr((volatile uintptr_t *)&vfp->f_ops,
3121                             (uintptr_t)origops);
3122                 fdrop(vfp, td);
3123                 break;
3124
3125         default:
3126 #ifdef DEBUG
3127                 if (fsckcmds) {
3128                         printf("Invalid request %d from fsck\n",
3129                             oidp->oid_number);
3130                 }
3131 #endif /* DEBUG */
3132                 error = EINVAL;
3133                 break;
3134
3135         }
3136         fdrop(fp, td);
3137         vn_finished_write(mp);
3138         return (error);
3139 }
3140
3141 /*
3142  * Function to switch a descriptor to use the buffer cache to stage
3143  * its I/O. This is needed so that writes to the filesystem device
3144  * will give snapshots a chance to copy modified blocks for which it
3145  * needs to retain copies.
3146  */
3147 static int
3148 buffered_write(fp, uio, active_cred, flags, td)
3149         struct file *fp;
3150         struct uio *uio;
3151         struct ucred *active_cred;
3152         int flags;
3153         struct thread *td;
3154 {
3155         struct vnode *devvp, *vp;
3156         struct inode *ip;
3157         struct buf *bp;
3158         struct fs *fs;
3159         struct filedesc *fdp;
3160         int error;
3161         daddr_t lbn;
3162
3163         /*
3164          * The devvp is associated with the /dev filesystem. To discover
3165          * the filesystem with which the device is associated, we depend
3166          * on the application setting the current directory to a location
3167          * within the filesystem being written. Yes, this is an ugly hack.
3168          */
3169         devvp = fp->f_vnode;
3170         if (!vn_isdisk(devvp, NULL))
3171                 return (EINVAL);
3172         fdp = td->td_proc->p_fd;
3173         FILEDESC_SLOCK(fdp);
3174         vp = fdp->fd_cdir;
3175         vref(vp);
3176         FILEDESC_SUNLOCK(fdp);
3177         vn_lock(vp, LK_SHARED | LK_RETRY);
3178         /*
3179          * Check that the current directory vnode indeed belongs to
3180          * UFS before trying to dereference UFS-specific v_data fields.
3181          */
3182         if (vp->v_op != &ffs_vnodeops1 && vp->v_op != &ffs_vnodeops2) {
3183                 vput(vp);
3184                 return (EINVAL);
3185         }
3186         ip = VTOI(vp);
3187         if (ITODEVVP(ip) != devvp) {
3188                 vput(vp);
3189                 return (EINVAL);
3190         }
3191         fs = ITOFS(ip);
3192         vput(vp);
3193         foffset_lock_uio(fp, uio, flags);
3194         vn_lock(devvp, LK_EXCLUSIVE | LK_RETRY);
3195 #ifdef DEBUG
3196         if (fsckcmds) {
3197                 printf("%s: buffered write for block %jd\n",
3198                     fs->fs_fsmnt, (intmax_t)btodb(uio->uio_offset));
3199         }
3200 #endif /* DEBUG */
3201         /*
3202          * All I/O must be contained within a filesystem block, start on
3203          * a fragment boundary, and be a multiple of fragments in length.
3204          */
3205         if (uio->uio_resid > fs->fs_bsize - (uio->uio_offset % fs->fs_bsize) ||
3206             fragoff(fs, uio->uio_offset) != 0 ||
3207             fragoff(fs, uio->uio_resid) != 0) {
3208                 error = EINVAL;
3209                 goto out;
3210         }
3211         lbn = numfrags(fs, uio->uio_offset);
3212         bp = getblk(devvp, lbn, uio->uio_resid, 0, 0, 0);
3213         bp->b_flags |= B_RELBUF;
3214         if ((error = uiomove((char *)bp->b_data, uio->uio_resid, uio)) != 0) {
3215                 brelse(bp);
3216                 goto out;
3217         }
3218         error = bwrite(bp);
3219 out:
3220         VOP_UNLOCK(devvp, 0);
3221         foffset_unlock_uio(fp, uio, flags | FOF_NEXTOFF);
3222         return (error);
3223 }