sys/fs/ext2fs/ext2_alloc.c

   1 /*-
   2  *  modified for Lites 1.1
   3  *
   4  *  Aug 1995, Godmar Back (gback@cs.utah.edu)
   5  *  University of Utah, Department of Computer Science
   6  */
   7 /*-
   8  * Copyright (c) 1982, 1986, 1989, 1993
   9  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
  10  *
  11  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  12  * modification, are permitted provided that the following conditions
  13  * are met:
  14  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  16  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  17  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  18  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  19  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  20  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  21  *    without specific prior written permission.
  22  *
  23  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  24  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  25  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  26  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  27  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  28  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  29  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  30  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  31  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  32  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  33  * SUCH DAMAGE.
  34  *
  35  *      @(#)ffs_alloc.c 8.8 (Berkeley) 2/21/94
  36  * $FreeBSD$
  37  */
  38
  39 #include <sys/param.h>
  40 #include <sys/systm.h>
  41 #include <sys/conf.h>
  42 #include <sys/vnode.h>
  43 #include <sys/stat.h>
  44 #include <sys/mount.h>
  45 #include <sys/sysctl.h>
  46 #include <sys/syslog.h>
  47 #include <sys/buf.h>
  48
  49 #include <fs/ext2fs/fs.h>
  50 #include <fs/ext2fs/inode.h>
  51 #include <fs/ext2fs/ext2_mount.h>
  52 #include <fs/ext2fs/ext2fs.h>
  53 #include <fs/ext2fs/ext2_extern.h>
  54
  55 static daddr_t  ext2_alloccg(struct inode *, int, daddr_t, int);
  56 static daddr_t  ext2_clusteralloc(struct inode *, int, daddr_t, int);
  57 static u_long   ext2_dirpref(struct inode *);
  58 static void     ext2_fserr(struct m_ext2fs *, uid_t, char *);
  59 static u_long   ext2_hashalloc(struct inode *, int, long, int,
  60                                 daddr_t (*)(struct inode *, int, daddr_t,
  61                                                 int));
  62 static daddr_t  ext2_nodealloccg(struct inode *, int, daddr_t, int);
  63 static daddr_t  ext2_mapsearch(struct m_ext2fs *, char *, daddr_t);
  64
  65 /*
  66  * Allocate a block in the filesystem.
  67  *
  68  * A preference may be optionally specified. If a preference is given
  69  * the following hierarchy is used to allocate a block:
  70  *   1) allocate the requested block.
  71  *   2) allocate a rotationally optimal block in the same cylinder.
  72  *   3) allocate a block in the same cylinder group.
  73  *   4) quadradically rehash into other cylinder groups, until an
  74  *        available block is located.
  75  * If no block preference is given the following hierarchy is used
  76  * to allocate a block:
  77  *   1) allocate a block in the cylinder group that contains the
  78  *        inode for the file.
  79  *   2) quadradically rehash into other cylinder groups, until an
  80  *        available block is located.
  81  */
  82 int
  83 ext2_alloc(struct inode *ip, daddr_t lbn, e4fs_daddr_t bpref, int size,
  84     struct ucred *cred, e4fs_daddr_t *bnp)
  85 {
  86         struct m_ext2fs *fs;
  87         struct ext2mount *ump;
  88         int32_t bno;
  89         int cg;
  90         *bnp = 0;
  91         fs = ip->i_e2fs;
  92         ump = ip->i_ump;
  93         mtx_assert(EXT2_MTX(ump), MA_OWNED);
  94 #ifdef INVARIANTS
  95         if ((u_int)size > fs->e2fs_bsize || blkoff(fs, size) != 0) {
  96                 vn_printf(ip->i_devvp, "bsize = %lu, size = %d, fs = %s\n",
  97                     (long unsigned int)fs->e2fs_bsize, size, fs->e2fs_fsmnt);
  98                 panic("ext2_alloc: bad size");
  99         }
 100         if (cred == NOCRED)
 101                 panic("ext2_alloc: missing credential");
 102 #endif /* INVARIANTS */
 103         if (size == fs->e2fs_bsize && fs->e2fs->e2fs_fbcount == 0)
 104                 goto nospace;
 105         if (cred->cr_uid != 0 &&
 106                 fs->e2fs->e2fs_fbcount < fs->e2fs->e2fs_rbcount)
 107                 goto nospace;
 108         if (bpref >= fs->e2fs->e2fs_bcount)
 109                 bpref = 0;
 110         if (bpref == 0)
 111                 cg = ino_to_cg(fs, ip->i_number);
 112         else
 113                 cg = dtog(fs, bpref);
 114         bno = (daddr_t)ext2_hashalloc(ip, cg, bpref, fs->e2fs_bsize,
 115                                       ext2_alloccg);
 116         if (bno > 0) {
 117                 /* set next_alloc fields as done in block_getblk */
 118                 ip->i_next_alloc_block = lbn;
 119                 ip->i_next_alloc_goal = bno;
 120
 121                 ip->i_blocks += btodb(fs->e2fs_bsize);
 122                 ip->i_flag |= IN_CHANGE | IN_UPDATE;
 123                 *bnp = bno;
 124                 return (0);
 125         }
 126 nospace:
 127         EXT2_UNLOCK(ump);
 128         ext2_fserr(fs, cred->cr_uid, "filesystem full");
 129         uprintf("\n%s: write failed, filesystem is full\n", fs->e2fs_fsmnt);
 130         return (ENOSPC);
 131 }
 132
 133 /*
 134  * Reallocate a sequence of blocks into a contiguous sequence of blocks.
 135  *
 136  * The vnode and an array of buffer pointers for a range of sequential
 137  * logical blocks to be made contiguous is given. The allocator attempts
 138  * to find a range of sequential blocks starting as close as possible to
 139  * an fs_rotdelay offset from the end of the allocation for the logical
 140  * block immediately preceding the current range. If successful, the
 141  * physical block numbers in the buffer pointers and in the inode are
 142  * changed to reflect the new allocation. If unsuccessful, the allocation
 143  * is left unchanged. The success in doing the reallocation is returned.
 144  * Note that the error return is not reflected back to the user. Rather
 145  * the previous block allocation will be used.
 146  */
 147
 148 static SYSCTL_NODE(_vfs, OID_AUTO, ext2fs, CTLFLAG_RW, 0, "EXT2FS filesystem");
 149
 150 static int doasyncfree = 1;
 151 SYSCTL_INT(_vfs_ext2fs, OID_AUTO, doasyncfree, CTLFLAG_RW, &doasyncfree, 0,
 152     "Use asychronous writes to update block pointers when freeing blocks");
 153
 154 static int doreallocblks = 1;
 155 SYSCTL_INT(_vfs_ext2fs, OID_AUTO, doreallocblks, CTLFLAG_RW, &doreallocblks, 0, "");
 156
 157 int
 158 ext2_reallocblks(struct vop_reallocblks_args *ap)
 159 {
 160         struct m_ext2fs *fs;
 161         struct inode *ip;
 162         struct vnode *vp;
 163         struct buf *sbp, *ebp;
 164         uint32_t *bap, *sbap, *ebap = 0;
 165         struct ext2mount *ump;
 166         struct cluster_save *buflist;
 167         struct indir start_ap[NIADDR + 1], end_ap[NIADDR + 1], *idp;
 168         e2fs_lbn_t start_lbn, end_lbn;
 169         int soff;
 170         e2fs_daddr_t newblk, blkno;
 171         int i, len, start_lvl, end_lvl, pref, ssize;
 172
 173         if (doreallocblks == 0)
 174                   return (ENOSPC);
 175
 176         vp = ap->a_vp;
 177         ip = VTOI(vp);
 178         fs = ip->i_e2fs;
 179         ump = ip->i_ump;
 180
 181         if (fs->e2fs_contigsumsize <= 0)
 182                 return (ENOSPC);
 183
 184         buflist = ap->a_buflist;
 185         len = buflist->bs_nchildren;
 186         start_lbn = buflist->bs_children[0]->b_lblkno;
 187         end_lbn = start_lbn + len - 1;
 188 #ifdef INVARIANTS
 189         for (i = 1; i < len; i++)
 190                 if (buflist->bs_children[i]->b_lblkno != start_lbn + i)
 191                         panic("ext2_reallocblks: non-cluster");
 192 #endif
 193         /*
 194          * If the cluster crosses the boundary for the first indirect
 195          * block, leave space for the indirect block. Indirect blocks
 196          * are initially laid out in a position after the last direct
 197          * block. Block reallocation would usually destroy locality by
 198          * moving the indirect block out of the way to make room for
 199          * data blocks if we didn't compensate here. We should also do
 200          * this for other indirect block boundaries, but it is only
 201          * important for the first one.
 202          */
 203         if (start_lbn < NDADDR && end_lbn >= NDADDR)
 204                 return (ENOSPC);
 205         /*
 206          * If the latest allocation is in a new cylinder group, assume that
 207          * the filesystem has decided to move and do not force it back to
 208          * the previous cylinder group.
 209          */
 210         if (dtog(fs, dbtofsb(fs, buflist->bs_children[0]->b_blkno)) !=
 211             dtog(fs, dbtofsb(fs, buflist->bs_children[len - 1]->b_blkno)))
 212                 return (ENOSPC);
 213         if (ext2_getlbns(vp, start_lbn, start_ap, &start_lvl) ||
 214             ext2_getlbns(vp, end_lbn, end_ap, &end_lvl))
 215                 return (ENOSPC);
 216         /*
 217          * Get the starting offset and block map for the first block.
 218          */
 219         if (start_lvl == 0) {
 220                 sbap = &ip->i_db[0];
 221                 soff = start_lbn;
 222         } else {
 223                 idp = &start_ap[start_lvl - 1];
 224                 if (bread(vp, idp->in_lbn, (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &sbp)) {
 225                         brelse(sbp);
 226                         return (ENOSPC);
 227                 }
 228                 sbap = (u_int *)sbp->b_data;
 229                 soff = idp->in_off;
 230         }
 231         /*
 232          * If the block range spans two block maps, get the second map.
 233          */
 234         if (end_lvl == 0 || (idp = &end_ap[end_lvl - 1])->in_off + 1 >= len) {
 235                 ssize = len;
 236         } else {
 237 #ifdef INVARIANTS
 238                 if (start_ap[start_lvl-1].in_lbn == idp->in_lbn)
 239                         panic("ext2_reallocblks: start == end");
 240 #endif
 241                 ssize = len - (idp->in_off + 1);
 242                 if (bread(vp, idp->in_lbn, (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &ebp))
 243                         goto fail;
 244                 ebap = (u_int *)ebp->b_data;
 245         }
 246         /*
 247          * Find the preferred location for the cluster.
 248          */
 249         EXT2_LOCK(ump);
 250         pref = ext2_blkpref(ip, start_lbn, soff, sbap, 0);
 251         /*
 252          * Search the block map looking for an allocation of the desired size.
 253          */
 254         if ((newblk = (e2fs_daddr_t)ext2_hashalloc(ip, dtog(fs, pref), pref,
 255             len, ext2_clusteralloc)) == 0){
 256                 EXT2_UNLOCK(ump);
 257                 goto fail;
 258         }
 259         /*
 260          * We have found a new contiguous block.
 261          *
 262          * First we have to replace the old block pointers with the new
 263          * block pointers in the inode and indirect blocks associated
 264          * with the file.
 265          */
 266 #ifdef DEBUG
 267         printf("realloc: ino %d, lbns %jd-%jd\n\told:", ip->i_number,
 268             (intmax_t)start_lbn, (intmax_t)end_lbn);
 269 #endif /* DEBUG */
 270         blkno = newblk;
 271         for (bap = &sbap[soff], i = 0; i < len; i++, blkno += fs->e2fs_fpb) {
 272                 if (i == ssize) {
 273                         bap = ebap;
 274                         soff = -i;
 275                 }
 276 #ifdef INVARIANTS
 277                 if (buflist->bs_children[i]->b_blkno != fsbtodb(fs, *bap))
 278                         panic("ext2_reallocblks: alloc mismatch");
 279 #endif
 280 #ifdef DEBUG
 281         printf(" %d,", *bap);
 282 #endif /* DEBUG */
 283                 *bap++ = blkno;
 284         }
 285         /*
 286          * Next we must write out the modified inode and indirect blocks.
 287          * For strict correctness, the writes should be synchronous since
 288          * the old block values may have been written to disk. In practise
 289          * they are almost never written, but if we are concerned about
 290          * strict correctness, the `doasyncfree' flag should be set to zero.
 291          *
 292          * The test on `doasyncfree' should be changed to test a flag
 293          * that shows whether the associated buffers and inodes have
 294          * been written. The flag should be set when the cluster is
 295          * started and cleared whenever the buffer or inode is flushed.
 296          * We can then check below to see if it is set, and do the
 297          * synchronous write only when it has been cleared.
 298          */
 299         if (sbap != &ip->i_db[0]) {
 300                 if (doasyncfree)
 301                         bdwrite(sbp);
 302                 else
 303                         bwrite(sbp);
 304         } else {
 305                 ip->i_flag |= IN_CHANGE | IN_UPDATE;
 306                 if (!doasyncfree)
 307                         ext2_update(vp, 1);
 308         }
 309         if (ssize < len) {
 310                 if (doasyncfree)
 311                         bdwrite(ebp);
 312                 else
 313                         bwrite(ebp);
 314         }
 315         /*
 316          * Last, free the old blocks and assign the new blocks to the buffers.
 317          */
 318 #ifdef DEBUG
 319         printf("\n\tnew:");
 320 #endif /* DEBUG */
 321         for (blkno = newblk, i = 0; i < len; i++, blkno += fs->e2fs_fpb) {
 322                 ext2_blkfree(ip, dbtofsb(fs, buflist->bs_children[i]->b_blkno),
 323                     fs->e2fs_bsize);
 324                 buflist->bs_children[i]->b_blkno = fsbtodb(fs, blkno);
 325 #ifdef DEBUG
 326                 printf(" %d,", blkno);
 327 #endif /* DEBUG */
 328         }
 329 #ifdef DEBUG
 330         printf("\n");
 331 #endif /* DEBUG */
 332         return (0);
 333
 334 fail:
 335         if (ssize < len)
 336                 brelse(ebp);
 337         if (sbap != &ip->i_db[0])
 338                 brelse(sbp);
 339         return (ENOSPC);
 340 }
 341
 342 /*
 343  * Allocate an inode in the filesystem.
 344  *
 345  */
 346 int
 347 ext2_valloc(struct vnode *pvp, int mode, struct ucred *cred, struct vnode **vpp)
 348 {
 349         struct timespec ts;
 350         struct inode *pip;
 351         struct m_ext2fs *fs;
 352         struct inode *ip;
 353         struct ext2mount *ump;
 354         ino_t ino, ipref;
 355         int i, error, cg;
 356
 357         *vpp = NULL;
 358         pip = VTOI(pvp);
 359         fs = pip->i_e2fs;
 360         ump = pip->i_ump;
 361
 362         EXT2_LOCK(ump);
 363         if (fs->e2fs->e2fs_ficount == 0)
 364                 goto noinodes;
 365         /*
 366          * If it is a directory then obtain a cylinder group based on
 367          * ext2_dirpref else obtain it using ino_to_cg. The preferred inode is
 368          * always the next inode.
 369          */
 370         if ((mode & IFMT) == IFDIR) {
 371                 cg = ext2_dirpref(pip);
 372                 if (fs->e2fs_contigdirs[cg] < 255)
 373                         fs->e2fs_contigdirs[cg]++;
 374         } else {
 375                 cg = ino_to_cg(fs, pip->i_number);
 376                 if (fs->e2fs_contigdirs[cg] > 0)
 377                         fs->e2fs_contigdirs[cg]--;
 378         }
 379         ipref = cg * fs->e2fs->e2fs_ipg + 1;
 380         ino = (ino_t)ext2_hashalloc(pip, cg, (long)ipref, mode, ext2_nodealloccg);
 381
 382         if (ino == 0)
 383                 goto noinodes;
 384         error = VFS_VGET(pvp->v_mount, ino, LK_EXCLUSIVE, vpp);
 385         if (error) {
 386                 ext2_vfree(pvp, ino, mode);
 387                 return (error);
 388         }
 389         ip = VTOI(*vpp);
 390
 391         /*
 392          * The question is whether using VGET was such good idea at all:
 393          * Linux doesn't read the old inode in when it is allocating a
 394          * new one. I will set at least i_size and i_blocks to zero.
 395          */
 396         ip->i_size = 0;
 397         ip->i_blocks = 0;
 398         ip->i_mode = 0;
 399         ip->i_flags = 0;
 400         /* now we want to make sure that the block pointers are zeroed out */
 401         for (i = 0; i < NDADDR; i++)
 402                 ip->i_db[i] = 0;
 403         for (i = 0; i < NIADDR; i++)
 404                 ip->i_ib[i] = 0;
 405
 406         /*
 407          * Set up a new generation number for this inode.
 408          * XXX check if this makes sense in ext2
 409          */
 410         if (ip->i_gen == 0 || ++ip->i_gen == 0)
 411                 ip->i_gen = random() / 2 + 1;
 412
 413         vfs_timestamp(&ts);
 414         ip->i_birthtime = ts.tv_sec;
 415         ip->i_birthnsec = ts.tv_nsec;
 416
 417 /*
 418 printf("ext2_valloc: allocated inode %d\n", ino);
 419 */
 420         return (0);
 421 noinodes:
 422         EXT2_UNLOCK(ump);
 423         ext2_fserr(fs, cred->cr_uid, "out of inodes");
 424         uprintf("\n%s: create/symlink failed, no inodes free\n", fs->e2fs_fsmnt);
 425         return (ENOSPC);
 426 }
 427
 428 /*
 429  * Find a cylinder to place a directory.
 430  *
 431  * The policy implemented by this algorithm is to allocate a
 432  * directory inode in the same cylinder group as its parent
 433  * directory, but also to reserve space for its files inodes
 434  * and data. Restrict the number of directories which may be
 435  * allocated one after another in the same cylinder group
 436  * without intervening allocation of files.
 437  *
 438  * If we allocate a first level directory then force allocation
 439  * in another cylinder group.
 440  *
 441  */
 442 static u_long
 443 ext2_dirpref(struct inode *pip)
 444 {
 445         struct m_ext2fs *fs;
 446         int cg, prefcg, cgsize;
 447         u_int avgifree, avgbfree, avgndir, curdirsize;
 448         u_int minifree, minbfree, maxndir;
 449         u_int mincg, minndir;
 450         u_int dirsize, maxcontigdirs;
 451
 452         mtx_assert(EXT2_MTX(pip->i_ump), MA_OWNED);
 453         fs = pip->i_e2fs;
 454
 455         avgifree = fs->e2fs->e2fs_ficount / fs->e2fs_gcount;
 456         avgbfree = fs->e2fs->e2fs_fbcount / fs->e2fs_gcount;
 457         avgndir  = fs->e2fs_total_dir / fs->e2fs_gcount;
 458
 459         /*
 460          * Force allocation in another cg if creating a first level dir.
 461          */
 462         ASSERT_VOP_LOCKED(ITOV(pip), "ext2fs_dirpref");
 463         if (ITOV(pip)->v_vflag & VV_ROOT) {
 464                 prefcg = arc4random() % fs->e2fs_gcount;
 465                 mincg = prefcg;
 466                 minndir = fs->e2fs_ipg;
 467                 for (cg = prefcg; cg < fs->e2fs_gcount; cg++)
 468                         if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_ndirs < minndir &&
 469                             fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree >= avgifree &&
 470                             fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree >= avgbfree) {
 471                                 mincg = cg;
 472                                 minndir = fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_ndirs;
 473                         }
 474                 for (cg = 0; cg < prefcg; cg++)
 475                         if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_ndirs < minndir &&
 476                             fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree >= avgifree &&
 477                             fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree >= avgbfree) {
 478                                 mincg = cg;
 479                                 minndir = fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_ndirs;
 480                         }
 481
 482                 return (mincg);
 483         }
 484
 485         /*
 486          * Count various limits which used for
 487          * optimal allocation of a directory inode.
 488          */
 489         maxndir = min(avgndir + fs->e2fs_ipg / 16, fs->e2fs_ipg);
 490         minifree = avgifree - avgifree / 4;
 491         if (minifree < 1)
 492                 minifree = 1;
 493         minbfree = avgbfree - avgbfree / 4;
 494         if (minbfree < 1)
 495                 minbfree = 1;
 496         cgsize = fs->e2fs_fsize * fs->e2fs_fpg;
 497         dirsize = AVGDIRSIZE;
 498         curdirsize = avgndir ? (cgsize - avgbfree * fs->e2fs_bsize) / avgndir : 0;
 499         if (dirsize < curdirsize)
 500                 dirsize = curdirsize;
 501         maxcontigdirs = min((avgbfree * fs->e2fs_bsize) / dirsize, 255);
 502         maxcontigdirs = min(maxcontigdirs, fs->e2fs_ipg / AFPDIR);
 503         if (maxcontigdirs == 0)
 504                 maxcontigdirs = 1;
 505
 506         /*
 507          * Limit number of dirs in one cg and reserve space for
 508          * regular files, but only if we have no deficit in
 509          * inodes or space.
 510          */
 511         prefcg = ino_to_cg(fs, pip->i_number);
 512         for (cg = prefcg; cg < fs->e2fs_gcount; cg++)
 513                 if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_ndirs < maxndir &&
 514                     fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree >= minifree &&
 515                     fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree >= minbfree) {
 516                         if (fs->e2fs_contigdirs[cg] < maxcontigdirs)
 517                                 return (cg);
 518                 }
 519         for (cg = 0; cg < prefcg; cg++)
 520                 if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_ndirs < maxndir &&
 521                     fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree >= minifree &&
 522                     fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree >= minbfree) {
 523                         if (fs->e2fs_contigdirs[cg] < maxcontigdirs)
 524                                 return (cg);
 525                 }
 526         /*
 527          * This is a backstop when we have deficit in space.
 528          */
 529         for (cg = prefcg; cg < fs->e2fs_gcount; cg++)
 530                 if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree >= avgifree)
 531                         return (cg);
 532         for (cg = 0; cg < prefcg; cg++)
 533                 if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree >= avgifree)
 534                         break;
 535         return (cg);
 536 }
 537
 538 /*
 539  * Select the desired position for the next block in a file.
 540  *
 541  * we try to mimic what Remy does in inode_getblk/block_getblk
 542  *
 543  * we note: blocknr == 0 means that we're about to allocate either
 544  * a direct block or a pointer block at the first level of indirection
 545  * (In other words, stuff that will go in i_db[] or i_ib[])
 546  *
 547  * blocknr != 0 means that we're allocating a block that is none
 548  * of the above. Then, blocknr tells us the number of the block
 549  * that will hold the pointer
 550  */
 551 e4fs_daddr_t
 552 ext2_blkpref(struct inode *ip, e2fs_lbn_t lbn, int indx, e2fs_daddr_t *bap,
 553     e2fs_daddr_t blocknr)
 554 {
 555         int     tmp;
 556         mtx_assert(EXT2_MTX(ip->i_ump), MA_OWNED);
 557
 558         /* if the next block is actually what we thought it is,
 559            then set the goal to what we thought it should be
 560         */
 561         if (ip->i_next_alloc_block == lbn && ip->i_next_alloc_goal != 0)
 562                 return ip->i_next_alloc_goal;
 563
 564         /* now check whether we were provided with an array that basically
 565            tells us previous blocks to which we want to stay closeby
 566         */
 567         if (bap)
 568                 for (tmp = indx - 1; tmp >= 0; tmp--)
 569                         if (bap[tmp])
 570                                 return bap[tmp];
 571
 572         /* else let's fall back to the blocknr, or, if there is none,
 573            follow the rule that a block should be allocated near its inode
 574         */
 575         return blocknr ? blocknr :
 576                         (e2fs_daddr_t)(ip->i_block_group *
 577                         EXT2_BLOCKS_PER_GROUP(ip->i_e2fs)) +
 578                         ip->i_e2fs->e2fs->e2fs_first_dblock;
 579 }
 580
 581 /*
 582  * Implement the cylinder overflow algorithm.
 583  *
 584  * The policy implemented by this algorithm is:
 585  *   1) allocate the block in its requested cylinder group.
 586  *   2) quadradically rehash on the cylinder group number.
 587  *   3) brute force search for a free block.
 588  */
 589 static u_long
 590 ext2_hashalloc(struct inode *ip, int cg, long pref, int size,
 591                 daddr_t (*allocator)(struct inode *, int, daddr_t, int))
 592 {
 593         struct m_ext2fs *fs;
 594         ino_t result;
 595         int i, icg = cg;
 596
 597         mtx_assert(EXT2_MTX(ip->i_ump), MA_OWNED);
 598         fs = ip->i_e2fs;
 599         /*
 600          * 1: preferred cylinder group
 601          */
 602         result = (*allocator)(ip, cg, pref, size);
 603         if (result)
 604                 return (result);
 605         /*
 606          * 2: quadratic rehash
 607          */
 608         for (i = 1; i < fs->e2fs_gcount; i *= 2) {
 609                 cg += i;
 610                 if (cg >= fs->e2fs_gcount)
 611                         cg -= fs->e2fs_gcount;
 612                 result = (*allocator)(ip, cg, 0, size);
 613                 if (result)
 614                         return (result);
 615         }
 616         /*
 617          * 3: brute force search
 618          * Note that we start at i == 2, since 0 was checked initially,
 619          * and 1 is always checked in the quadratic rehash.
 620          */
 621         cg = (icg + 2) % fs->e2fs_gcount;
 622         for (i = 2; i < fs->e2fs_gcount; i++) {
 623                 result = (*allocator)(ip, cg, 0, size);
 624                 if (result)
 625                         return (result);
 626                 cg++;
 627                 if (cg == fs->e2fs_gcount)
 628                         cg = 0;
 629         }
 630         return (0);
 631 }
 632
 633 /*
 634  * Determine whether a block can be allocated.
 635  *
 636  * Check to see if a block of the appropriate size is available,
 637  * and if it is, allocate it.
 638  */
 639 static daddr_t
 640 ext2_alloccg(struct inode *ip, int cg, daddr_t bpref, int size)
 641 {
 642         struct m_ext2fs *fs;
 643         struct buf *bp;
 644         struct ext2mount *ump;
 645         daddr_t bno, runstart, runlen;
 646         int bit, loc, end, error, start;
 647         char *bbp;
 648         /* XXX ondisk32 */
 649         fs = ip->i_e2fs;
 650         ump = ip->i_ump;
 651         if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree == 0)
 652                 return (0);
 653         EXT2_UNLOCK(ump);
 654         error = bread(ip->i_devvp, fsbtodb(fs,
 655                 fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_b_bitmap),
 656                 (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &bp);
 657         if (error) {
 658                 brelse(bp);
 659                 EXT2_LOCK(ump);
 660                 return (0);
 661         }
 662         if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree == 0) {
 663                 /*
 664                  * Another thread allocated the last block in this
 665                  * group while we were waiting for the buffer.
 666                  */
 667                 brelse(bp);
 668                 EXT2_LOCK(ump);
 669                 return (0);
 670         }
 671         bbp = (char *)bp->b_data;
 672
 673         if (dtog(fs, bpref) != cg)
 674                 bpref = 0;
 675         if (bpref != 0) {
 676                 bpref = dtogd(fs, bpref);
 677                 /*
 678                  * if the requested block is available, use it
 679                  */
 680                 if (isclr(bbp, bpref)) {
 681                         bno = bpref;
 682                         goto gotit;
 683                 }
 684         }
 685         /*
 686          * no blocks in the requested cylinder, so take next
 687          * available one in this cylinder group.
 688          * first try to get 8 contigous blocks, then fall back to a single
 689          * block.
 690          */
 691         if (bpref)
 692                 start = dtogd(fs, bpref) / NBBY;
 693         else
 694                 start = 0;
 695         end = howmany(fs->e2fs->e2fs_fpg, NBBY) - start;
 696 retry:
 697         runlen = 0;
 698         runstart = 0;
 699         for (loc = start; loc < end; loc++) {
 700                 if (bbp[loc] == (char)0xff) {
 701                         runlen = 0;
 702                         continue;
 703                 }
 704
 705                 /* Start of a run, find the number of high clear bits. */
 706                 if (runlen == 0) {
 707                         bit = fls(bbp[loc]);
 708                         runlen = NBBY - bit;
 709                         runstart = loc * NBBY + bit;
 710                 } else if (bbp[loc] == 0) {
 711                         /* Continue a run. */
 712                         runlen += NBBY;
 713                 } else {
 714                         /*
 715                          * Finish the current run.  If it isn't long
 716                          * enough, start a new one.
 717                          */
 718                         bit = ffs(bbp[loc]) - 1;
 719                         runlen += bit;
 720                         if (runlen >= 8) {
 721                                 bno = runstart;
 722                                 goto gotit;
 723                         }
 724
 725                         /* Run was too short, start a new one. */
 726                         bit = fls(bbp[loc]);
 727                         runlen = NBBY - bit;
 728                         runstart = loc * NBBY + bit;
 729                 }
 730
 731                 /* If the current run is long enough, use it. */
 732                 if (runlen >= 8) {
 733                         bno = runstart;
 734                         goto gotit;
 735                 }
 736         }
 737         if (start != 0) {
 738                 end = start;
 739                 start = 0;
 740                 goto retry;
 741         }
 742
 743         bno = ext2_mapsearch(fs, bbp, bpref);
 744         if (bno < 0){
 745                 brelse(bp);
 746                 EXT2_LOCK(ump);
 747                 return (0);
 748         }
 749 gotit:
 750 #ifdef INVARIANTS
 751         if (isset(bbp, bno)) {
 752                 printf("ext2fs_alloccgblk: cg=%d bno=%jd fs=%s\n",
 753                         cg, (intmax_t)bno, fs->e2fs_fsmnt);
 754                 panic("ext2fs_alloccg: dup alloc");
 755         }
 756 #endif
 757         setbit(bbp, bno);
 758         EXT2_LOCK(ump);
 759         ext2_clusteracct(fs, bbp, cg, bno, -1);
 760         fs->e2fs->e2fs_fbcount--;
 761         fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree--;
 762         fs->e2fs_fmod = 1;
 763         EXT2_UNLOCK(ump);
 764         bdwrite(bp);
 765         return (cg * fs->e2fs->e2fs_fpg + fs->e2fs->e2fs_first_dblock + bno);
 766 }
 767
 768 /*
 769  * Determine whether a cluster can be allocated.
 770  */
 771 static daddr_t
 772 ext2_clusteralloc(struct inode *ip, int cg, daddr_t bpref, int len)
 773 {
 774         struct m_ext2fs *fs;
 775         struct ext2mount *ump;
 776         struct buf *bp;
 777         char *bbp;
 778         int bit, error, got, i, loc, run;
 779         int32_t *lp;
 780         daddr_t bno;
 781
 782         fs = ip->i_e2fs;
 783         ump = ip->i_ump;
 784
 785         if (fs->e2fs_maxcluster[cg] < len)
 786                 return (0);
 787
 788         EXT2_UNLOCK(ump);
 789         error = bread(ip->i_devvp,
 790             fsbtodb(fs, fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_b_bitmap),
 791             (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &bp);
 792         if (error)
 793                 goto fail_lock;
 794
 795         bbp = (char *)bp->b_data;
 796         EXT2_LOCK(ump);
 797         /*
 798          * Check to see if a cluster of the needed size (or bigger) is
 799          * available in this cylinder group.
 800          */
 801         lp = &fs->e2fs_clustersum[cg].cs_sum[len];
 802         for (i = len; i <= fs->e2fs_contigsumsize; i++)
 803                 if (*lp++ > 0)
 804                         break;
 805         if (i > fs->e2fs_contigsumsize) {
 806                 /*
 807                  * Update the cluster summary information to reflect
 808                  * the true maximum-sized cluster so that future cluster
 809                  * allocation requests can avoid reading the bitmap only
 810                  * to find no cluster.
 811                  */
 812                 lp = &fs->e2fs_clustersum[cg].cs_sum[len - 1];
 813                         for (i = len - 1; i > 0; i--)
 814                                 if (*lp-- > 0)
 815                                         break;
 816                 fs->e2fs_maxcluster[cg] = i;
 817                 goto fail;
 818         }
 819         EXT2_UNLOCK(ump);
 820
 821         /* Search the bitmap to find a big enough cluster like in FFS. */
 822         if (dtog(fs, bpref) != cg)
 823                 bpref = 0;
 824         if (bpref != 0)
 825                 bpref = dtogd(fs, bpref);
 826         loc = bpref / NBBY;
 827         bit = 1 << (bpref % NBBY);
 828         for (run = 0, got = bpref; got < fs->e2fs->e2fs_fpg; got++) {
 829                 if ((bbp[loc] & bit) != 0)
 830                         run = 0;
 831                 else {
 832                         run++;
 833                         if (run == len)
 834                                 break;
 835                 }
 836                 if ((got & (NBBY - 1)) != (NBBY - 1))
 837                         bit <<= 1;
 838                 else {
 839                         loc++;
 840                         bit = 1;
 841                 }
 842         }
 843
 844         if (got >= fs->e2fs->e2fs_fpg)
 845                 goto fail_lock;
 846
 847         /* Allocate the cluster that we found. */
 848         for (i = 1; i < len; i++)
 849                 if (!isclr(bbp, got - run + i))
 850                         panic("ext2_clusteralloc: map mismatch");
 851
 852         bno = got - run + 1;
 853         if (bno >= fs->e2fs->e2fs_fpg)
 854                 panic("ext2_clusteralloc: allocated out of group");
 855
 856         EXT2_LOCK(ump);
 857         for (i = 0; i < len; i += fs->e2fs_fpb) {
 858                 setbit(bbp, bno + i);
 859                 ext2_clusteracct(fs, bbp, cg, bno + i, -1);
 860                 fs->e2fs->e2fs_fbcount--;
 861                 fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree--;
 862         }
 863         fs->e2fs_fmod = 1;
 864         EXT2_UNLOCK(ump);
 865
 866         bdwrite(bp);
 867         return (cg * fs->e2fs->e2fs_fpg + fs->e2fs->e2fs_first_dblock + bno);
 868
 869 fail_lock:
 870         EXT2_LOCK(ump);
 871 fail:
 872         brelse(bp);
 873         return (0);
 874 }
 875
 876 /*
 877  * Determine whether an inode can be allocated.
 878  *
 879  * Check to see if an inode is available, and if it is,
 880  * allocate it using tode in the specified cylinder group.
 881  */
 882 static daddr_t
 883 ext2_nodealloccg(struct inode *ip, int cg, daddr_t ipref, int mode)
 884 {
 885         struct m_ext2fs *fs;
 886         struct buf *bp;
 887         struct ext2mount *ump;
 888         int error, start, len;
 889         char *ibp, *loc;
 890         ipref--; /* to avoid a lot of (ipref -1) */
 891         if (ipref == -1)
 892                 ipref = 0;
 893         fs = ip->i_e2fs;
 894         ump = ip->i_ump;
 895         if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree == 0)
 896                 return (0);
 897         EXT2_UNLOCK(ump);
 898         error = bread(ip->i_devvp, fsbtodb(fs,
 899                 fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_i_bitmap),
 900                 (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &bp);
 901         if (error) {
 902                 brelse(bp);
 903                 EXT2_LOCK(ump);
 904                 return (0);
 905         }
 906         if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree == 0) {
 907                 /*
 908                  * Another thread allocated the last i-node in this
 909                  * group while we were waiting for the buffer.
 910                  */
 911                 brelse(bp);
 912                 EXT2_LOCK(ump);
 913                 return (0);
 914         }
 915         ibp = (char *)bp->b_data;
 916         if (ipref) {
 917                 ipref %= fs->e2fs->e2fs_ipg;
 918                 if (isclr(ibp, ipref))
 919                         goto gotit;
 920         }
 921         start = ipref / NBBY;
 922         len = howmany(fs->e2fs->e2fs_ipg - ipref, NBBY);
 923         loc = memcchr(&ibp[start], 0xff, len);
 924         if (loc == NULL) {
 925                 len = start + 1;
 926                 start = 0;
 927                 loc = memcchr(&ibp[start], 0xff, len);
 928                 if (loc == NULL) {
 929                         printf("cg = %d, ipref = %lld, fs = %s\n",
 930                                 cg, (long long)ipref, fs->e2fs_fsmnt);
 931                         panic("ext2fs_nodealloccg: map corrupted");
 932                         /* NOTREACHED */
 933                 }
 934         }
 935         ipref = (loc - ibp) * NBBY + ffs(~*loc) - 1;
 936 gotit:
 937         setbit(ibp, ipref);
 938         EXT2_LOCK(ump);
 939         fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree--;
 940         fs->e2fs->e2fs_ficount--;
 941         fs->e2fs_fmod = 1;
 942         if ((mode & IFMT) == IFDIR) {
 943                 fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_ndirs++;
 944                 fs->e2fs_total_dir++;
 945         }
 946         EXT2_UNLOCK(ump);
 947         bdwrite(bp);
 948         return (cg * fs->e2fs->e2fs_ipg + ipref +1);
 949 }
 950
 951 /*
 952  * Free a block or fragment.
 953  *
 954  */
 955 void
 956 ext2_blkfree(struct inode *ip, e4fs_daddr_t bno, long size)
 957 {
 958         struct m_ext2fs *fs;
 959         struct buf *bp;
 960         struct ext2mount *ump;
 961         int cg, error;
 962         char *bbp;
 963
 964         fs = ip->i_e2fs;
 965         ump = ip->i_ump;
 966         cg = dtog(fs, bno);
 967         if ((u_int)bno >= fs->e2fs->e2fs_bcount) {
 968                 printf("bad block %lld, ino %llu\n", (long long)bno,
 969                     (unsigned long long)ip->i_number);
 970                 ext2_fserr(fs, ip->i_uid, "bad block");
 971                 return;
 972         }
 973         error = bread(ip->i_devvp,
 974                 fsbtodb(fs, fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_b_bitmap),
 975                 (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &bp);
 976         if (error) {
 977                 brelse(bp);
 978                 return;
 979         }
 980         bbp = (char *)bp->b_data;
 981         bno = dtogd(fs, bno);
 982         if (isclr(bbp, bno)) {
 983                 printf("block = %lld, fs = %s\n",
 984                      (long long)bno, fs->e2fs_fsmnt);
 985                 panic("ext2_blkfree: freeing free block");
 986         }
 987         clrbit(bbp, bno);
 988         EXT2_LOCK(ump);
 989         ext2_clusteracct(fs, bbp, cg, bno, 1);
 990         fs->e2fs->e2fs_fbcount++;
 991         fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree++;
 992         fs->e2fs_fmod = 1;
 993         EXT2_UNLOCK(ump);
 994         bdwrite(bp);
 995 }
 996
 997 /*
 998  * Free an inode.
 999  *
1000  */
1001 int
1002 ext2_vfree(struct vnode *pvp, ino_t ino, int mode)
1003 {
1004         struct m_ext2fs *fs;
1005         struct inode *pip;
1006         struct buf *bp;
1007         struct ext2mount *ump;
1008         int error, cg;
1009         char * ibp;
1010
1011         pip = VTOI(pvp);
1012         fs = pip->i_e2fs;
1013         ump = pip->i_ump;
1014         if ((u_int)ino > fs->e2fs_ipg * fs->e2fs_gcount)
1015                 panic("ext2_vfree: range: devvp = %p, ino = %ju, fs = %s",
1016                     pip->i_devvp, (uintmax_t)ino, fs->e2fs_fsmnt);
1017
1018         cg = ino_to_cg(fs, ino);
1019         error = bread(pip->i_devvp,
1020                 fsbtodb(fs, fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_i_bitmap),
1021                 (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &bp);
1022         if (error) {
1023                 brelse(bp);
1024                 return (0);
1025         }
1026         ibp = (char *)bp->b_data;
1027         ino = (ino - 1) % fs->e2fs->e2fs_ipg;
1028         if (isclr(ibp, ino)) {
1029                 printf("ino = %llu, fs = %s\n",
1030                          (unsigned long long)ino, fs->e2fs_fsmnt);
1031                 if (fs->e2fs_ronly == 0)
1032                         panic("ext2_vfree: freeing free inode");
1033         }
1034         clrbit(ibp, ino);
1035         EXT2_LOCK(ump);
1036         fs->e2fs->e2fs_ficount++;
1037         fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree++;
1038         if ((mode & IFMT) == IFDIR) {
1039                 fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_ndirs--;
1040                 fs->e2fs_total_dir--;
1041         }
1042         fs->e2fs_fmod = 1;
1043         EXT2_UNLOCK(ump);
1044         bdwrite(bp);
1045         return (0);
1046 }
1047
1048 /*
1049  * Find a block in the specified cylinder group.
1050  *
1051  * It is a panic if a request is made to find a block if none are
1052  * available.
1053  */
1054 static daddr_t
1055 ext2_mapsearch(struct m_ext2fs *fs, char *bbp, daddr_t bpref)
1056 {
1057         char *loc;
1058         int start, len;
1059
1060         /*
1061          * find the fragment by searching through the free block
1062          * map for an appropriate bit pattern
1063          */
1064         if (bpref)
1065                 start = dtogd(fs, bpref) / NBBY;
1066         else
1067                 start = 0;
1068         len = howmany(fs->e2fs->e2fs_fpg, NBBY) - start;
1069         loc = memcchr(&bbp[start], 0xff, len);
1070         if (loc == NULL) {
1071                 len = start + 1;
1072                 start = 0;
1073                 loc = memcchr(&bbp[start], 0xff, len);
1074                 if (loc == NULL) {
1075                         printf("start = %d, len = %d, fs = %s\n",
1076                                 start, len, fs->e2fs_fsmnt);
1077                         panic("ext2_mapsearch: map corrupted");
1078                         /* NOTREACHED */
1079                 }
1080         }
1081         return ((loc - bbp) * NBBY + ffs(~*loc) - 1);
1082 }
1083
1084 /*
1085  * Fserr prints the name of a filesystem with an error diagnostic.
1086  *
1087  * The form of the error message is:
1088  *      fs: error message
1089  */
1090 static void
1091 ext2_fserr(struct m_ext2fs *fs, uid_t uid, char *cp)
1092 {
1093
1094         log(LOG_ERR, "uid %u on %s: %s\n", uid, fs->e2fs_fsmnt, cp);
1095 }
1096
1097 int
1098 cg_has_sb(int i)
1099 {
1100         int a3, a5, a7;
1101
1102         if (i == 0 || i == 1)
1103                 return 1;
1104         for (a3 = 3, a5 = 5, a7 = 7;
1105             a3 <= i || a5 <= i || a7 <= i;
1106             a3 *= 3, a5 *= 5, a7 *= 7)
1107                 if (i == a3 || i == a5 || i == a7)
1108                         return 1;
1109         return 0;
1110 }