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, int32_t lbn, int32_t bpref, int size,
  84     struct ucred *cred, int32_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 = 0;
 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 = 0;
 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         int32_t soff, newblk, blkno;
 170         int i, len, start_lvl, end_lvl, pref, ssize;
 171
 172         if (doreallocblks == 0)
 173                   return (ENOSPC);
 174
 175         vp = ap->a_vp;
 176         ip = VTOI(vp);
 177         fs = ip->i_e2fs;
 178         ump = ip->i_ump;
 179
 180         if (fs->e2fs_contigsumsize <= 0)
 181                 return (ENOSPC);
 182
 183         buflist = ap->a_buflist;
 184         len = buflist->bs_nchildren;
 185         start_lbn = buflist->bs_children[0]->b_lblkno;
 186         end_lbn = start_lbn + len - 1;
 187 #ifdef INVARIANTS
 188         for (i = 1; i < len; i++)
 189                 if (buflist->bs_children[i]->b_lblkno != start_lbn + i)
 190                         panic("ext2_reallocblks: non-cluster");
 191 #endif
 192         /*
 193          * If the cluster crosses the boundary for the first indirect
 194          * block, leave space for the indirect block. Indirect blocks
 195          * are initially laid out in a position after the last direct
 196          * block. Block reallocation would usually destroy locality by
 197          * moving the indirect block out of the way to make room for
 198          * data blocks if we didn't compensate here. We should also do
 199          * this for other indirect block boundaries, but it is only
 200          * important for the first one.
 201          */
 202         if (start_lbn < NDADDR && end_lbn >= NDADDR)
 203                 return (ENOSPC);
 204         /*
 205          * If the latest allocation is in a new cylinder group, assume that
 206          * the filesystem has decided to move and do not force it back to
 207          * the previous cylinder group.
 208          */
 209         if (dtog(fs, dbtofsb(fs, buflist->bs_children[0]->b_blkno)) !=
 210             dtog(fs, dbtofsb(fs, buflist->bs_children[len - 1]->b_blkno)))
 211                 return (ENOSPC);
 212         if (ext2_getlbns(vp, start_lbn, start_ap, &start_lvl) ||
 213             ext2_getlbns(vp, end_lbn, end_ap, &end_lvl))
 214                 return (ENOSPC);
 215         /*
 216          * Get the starting offset and block map for the first block.
 217          */
 218         if (start_lvl == 0) {
 219                 sbap = &ip->i_db[0];
 220                 soff = start_lbn;
 221         } else {
 222                 idp = &start_ap[start_lvl - 1];
 223                 if (bread(vp, idp->in_lbn, (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &sbp)) {
 224                         brelse(sbp);
 225                         return (ENOSPC);
 226                 }
 227                 sbap = (u_int *)sbp->b_data;
 228                 soff = idp->in_off;
 229         }
 230         /*
 231          * If the block range spans two block maps, get the second map.
 232          */
 233         if (end_lvl == 0 || (idp = &end_ap[end_lvl - 1])->in_off + 1 >= len) {
 234                 ssize = len;
 235         } else {
 236 #ifdef INVARIANTS
 237                 if (start_ap[start_lvl-1].in_lbn == idp->in_lbn)
 238                         panic("ext2_reallocblks: start == end");
 239 #endif
 240                 ssize = len - (idp->in_off + 1);
 241                 if (bread(vp, idp->in_lbn, (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &ebp))
 242                         goto fail;
 243                 ebap = (u_int *)ebp->b_data;
 244         }
 245         /*
 246          * Find the preferred location for the cluster.
 247          */
 248         EXT2_LOCK(ump);
 249         pref = ext2_blkpref(ip, start_lbn, soff, sbap, 0);
 250         /*
 251          * Search the block map looking for an allocation of the desired size.
 252          */
 253         if ((newblk = (int32_t)ext2_hashalloc(ip, dtog(fs, pref), pref,
 254             len, ext2_clusteralloc)) == 0){
 255                 EXT2_UNLOCK(ump);
 256                 goto fail;
 257         }
 258         /*
 259          * We have found a new contiguous block.
 260          *
 261          * First we have to replace the old block pointers with the new
 262          * block pointers in the inode and indirect blocks associated
 263          * with the file.
 264          */
 265 #ifdef DEBUG
 266         printf("realloc: ino %d, lbns %jd-%jd\n\told:", ip->i_number,
 267             (intmax_t)start_lbn, (intmax_t)end_lbn);
 268 #endif /* DEBUG */
 269         blkno = newblk;
 270         for (bap = &sbap[soff], i = 0; i < len; i++, blkno += fs->e2fs_fpb) {
 271                 if (i == ssize) {
 272                         bap = ebap;
 273                         soff = -i;
 274                 }
 275 #ifdef INVARIANTS
 276                 if (buflist->bs_children[i]->b_blkno != fsbtodb(fs, *bap))
 277                         panic("ext2_reallocblks: alloc mismatch");
 278 #endif
 279 #ifdef DEBUG
 280         printf(" %d,", *bap);
 281 #endif /* DEBUG */
 282                 *bap++ = blkno;
 283         }
 284         /*
 285          * Next we must write out the modified inode and indirect blocks.
 286          * For strict correctness, the writes should be synchronous since
 287          * the old block values may have been written to disk. In practise
 288          * they are almost never written, but if we are concerned about
 289          * strict correctness, the `doasyncfree' flag should be set to zero.
 290          *
 291          * The test on `doasyncfree' should be changed to test a flag
 292          * that shows whether the associated buffers and inodes have
 293          * been written. The flag should be set when the cluster is
 294          * started and cleared whenever the buffer or inode is flushed.
 295          * We can then check below to see if it is set, and do the
 296          * synchronous write only when it has been cleared.
 297          */
 298         if (sbap != &ip->i_db[0]) {
 299                 if (doasyncfree)
 300                         bdwrite(sbp);
 301                 else
 302                         bwrite(sbp);
 303         } else {
 304                 ip->i_flag |= IN_CHANGE | IN_UPDATE;
 305                 if (!doasyncfree)
 306                         ext2_update(vp, 1);
 307         }
 308         if (ssize < len) {
 309                 if (doasyncfree)
 310                         bdwrite(ebp);
 311                 else
 312                         bwrite(ebp);
 313         }
 314         /*
 315          * Last, free the old blocks and assign the new blocks to the buffers.
 316          */
 317 #ifdef DEBUG
 318         printf("\n\tnew:");
 319 #endif /* DEBUG */
 320         for (blkno = newblk, i = 0; i < len; i++, blkno += fs->e2fs_fpb) {
 321                 ext2_blkfree(ip, dbtofsb(fs, buflist->bs_children[i]->b_blkno),
 322                     fs->e2fs_bsize);
 323                 buflist->bs_children[i]->b_blkno = fsbtodb(fs, blkno);
 324 #ifdef DEBUG
 325                 printf(" %d,", blkno);
 326 #endif /* DEBUG */
 327         }
 328 #ifdef DEBUG
 329         printf("\n");
 330 #endif /* DEBUG */
 331         return (0);
 332
 333 fail:
 334         if (ssize < len)
 335                 brelse(ebp);
 336         if (sbap != &ip->i_db[0])
 337                 brelse(sbp);
 338         return (ENOSPC);
 339 }
 340
 341 /*
 342  * Allocate an inode in the filesystem.
 343  *
 344  */
 345 int
 346 ext2_valloc(struct vnode *pvp, int mode, struct ucred *cred, struct vnode **vpp)
 347 {
 348         struct timespec ts;
 349         struct inode *pip;
 350         struct m_ext2fs *fs;
 351         struct inode *ip;
 352         struct ext2mount *ump;
 353         ino_t ino, ipref;
 354         int i, error, cg;
 355
 356         *vpp = NULL;
 357         pip = VTOI(pvp);
 358         fs = pip->i_e2fs;
 359         ump = pip->i_ump;
 360
 361         EXT2_LOCK(ump);
 362         if (fs->e2fs->e2fs_ficount == 0)
 363                 goto noinodes;
 364         /*
 365          * If it is a directory then obtain a cylinder group based on
 366          * ext2_dirpref else obtain it using ino_to_cg. The preferred inode is
 367          * always the next inode.
 368          */
 369         if ((mode & IFMT) == IFDIR) {
 370                 cg = ext2_dirpref(pip);
 371                 if (fs->e2fs_contigdirs[cg] < 255)
 372                         fs->e2fs_contigdirs[cg]++;
 373         } else {
 374                 cg = ino_to_cg(fs, pip->i_number);
 375                 if (fs->e2fs_contigdirs[cg] > 0)
 376                         fs->e2fs_contigdirs[cg]--;
 377         }
 378         ipref = cg * fs->e2fs->e2fs_ipg + 1;
 379         ino = (ino_t)ext2_hashalloc(pip, cg, (long)ipref, mode, ext2_nodealloccg);
 380
 381         if (ino == 0)
 382                 goto noinodes;
 383         error = VFS_VGET(pvp->v_mount, ino, LK_EXCLUSIVE, vpp);
 384         if (error) {
 385                 ext2_vfree(pvp, ino, mode);
 386                 return (error);
 387         }
 388         ip = VTOI(*vpp);
 389
 390         /*
 391          * The question is whether using VGET was such good idea at all:
 392          * Linux doesn't read the old inode in when it is allocating a
 393          * new one. I will set at least i_size and i_blocks to zero.
 394          */
 395         ip->i_size = 0;
 396         ip->i_blocks = 0;
 397         ip->i_mode = 0;
 398         ip->i_flags = 0;
 399         /* now we want to make sure that the block pointers are zeroed out */
 400         for (i = 0; i < NDADDR; i++)
 401                 ip->i_db[i] = 0;
 402         for (i = 0; i < NIADDR; i++)
 403                 ip->i_ib[i] = 0;
 404
 405         /*
 406          * Set up a new generation number for this inode.
 407          * XXX check if this makes sense in ext2
 408          */
 409         if (ip->i_gen == 0 || ++ip->i_gen == 0)
 410                 ip->i_gen = random() / 2 + 1;
 411
 412         vfs_timestamp(&ts);
 413         ip->i_birthtime = ts.tv_sec;
 414         ip->i_birthnsec = ts.tv_nsec;
 415
 416 /*
 417 printf("ext2_valloc: allocated inode %d\n", ino);
 418 */
 419         return (0);
 420 noinodes:
 421         EXT2_UNLOCK(ump);
 422         ext2_fserr(fs, cred->cr_uid, "out of inodes");
 423         uprintf("\n%s: create/symlink failed, no inodes free\n", fs->e2fs_fsmnt);
 424         return (ENOSPC);
 425 }
 426
 427 /*
 428  * Find a cylinder to place a directory.
 429  *
 430  * The policy implemented by this algorithm is to allocate a
 431  * directory inode in the same cylinder group as its parent
 432  * directory, but also to reserve space for its files inodes
 433  * and data. Restrict the number of directories which may be
 434  * allocated one after another in the same cylinder group
 435  * without intervening allocation of files.
 436  *
 437  * If we allocate a first level directory then force allocation
 438  * in another cylinder group.
 439  *
 440  */
 441 static u_long
 442 ext2_dirpref(struct inode *pip)
 443 {
 444         struct m_ext2fs *fs;
 445         int cg, prefcg, dirsize, cgsize;
 446         u_int avgifree, avgbfree, avgndir, curdirsize;
 447         u_int minifree, minbfree, maxndir;
 448         u_int mincg, minndir;
 449         u_int maxcontigdirs;
 450
 451         mtx_assert(EXT2_MTX(pip->i_ump), MA_OWNED);
 452         fs = pip->i_e2fs;
 453
 454         avgifree = fs->e2fs->e2fs_ficount / fs->e2fs_gcount;
 455         avgbfree = fs->e2fs->e2fs_fbcount / fs->e2fs_gcount;
 456         avgndir  = fs->e2fs_total_dir / fs->e2fs_gcount;
 457
 458         /*
 459          * Force allocation in another cg if creating a first level dir.
 460          */
 461         ASSERT_VOP_LOCKED(ITOV(pip), "ext2fs_dirpref");
 462         if (ITOV(pip)->v_vflag & VV_ROOT) {
 463                 prefcg = arc4random() % fs->e2fs_gcount;
 464                 mincg = prefcg;
 465                 minndir = fs->e2fs_ipg;
 466                 for (cg = prefcg; cg < fs->e2fs_gcount; cg++)
 467                         if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_ndirs < minndir &&
 468                             fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree >= avgifree &&
 469                             fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree >= avgbfree) {
 470                                 mincg = cg;
 471                                 minndir = fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_ndirs;
 472                         }
 473                 for (cg = 0; cg < prefcg; cg++)
 474                         if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_ndirs < minndir &&
 475                             fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree >= avgifree &&
 476                             fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree >= avgbfree) {
 477                                 mincg = cg;
 478                                 minndir = fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_ndirs;
 479                         }
 480
 481                 return (mincg);
 482         }
 483
 484         /*
 485          * Count various limits which used for
 486          * optimal allocation of a directory inode.
 487          */
 488         maxndir = min(avgndir + fs->e2fs_ipg / 16, fs->e2fs_ipg);
 489         minifree = avgifree - avgifree / 4;
 490         if (minifree < 1)
 491                 minifree = 1;
 492         minbfree = avgbfree - avgbfree / 4;
 493         if (minbfree < 1)
 494                 minbfree = 1;
 495         cgsize = fs->e2fs_fsize * fs->e2fs_fpg;
 496         dirsize = AVGDIRSIZE;
 497         curdirsize = avgndir ? (cgsize - avgbfree * fs->e2fs_bsize) / avgndir : 0;
 498         if (dirsize < curdirsize)
 499                 dirsize = curdirsize;
 500         if (dirsize <= 0)
 501                 maxcontigdirs = 0;              /* dirsize overflowed */
 502         else
 503                 maxcontigdirs = min((avgbfree * fs->e2fs_bsize) / dirsize, 255);
 504         maxcontigdirs = min(maxcontigdirs, fs->e2fs_ipg / AFPDIR);
 505         if (maxcontigdirs == 0)
 506                 maxcontigdirs = 1;
 507
 508         /*
 509          * Limit number of dirs in one cg and reserve space for
 510          * regular files, but only if we have no deficit in
 511          * inodes or space.
 512          */
 513         prefcg = ino_to_cg(fs, pip->i_number);
 514         for (cg = prefcg; cg < fs->e2fs_gcount; cg++)
 515                 if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_ndirs < maxndir &&
 516                     fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree >= minifree &&
 517                     fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree >= minbfree) {
 518                         if (fs->e2fs_contigdirs[cg] < maxcontigdirs)
 519                                 return (cg);
 520                 }
 521         for (cg = 0; cg < prefcg; cg++)
 522                 if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_ndirs < maxndir &&
 523                     fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree >= minifree &&
 524                     fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree >= minbfree) {
 525                         if (fs->e2fs_contigdirs[cg] < maxcontigdirs)
 526                                 return (cg);
 527                 }
 528         /*
 529          * This is a backstop when we have deficit in space.
 530          */
 531         for (cg = prefcg; cg < fs->e2fs_gcount; cg++)
 532                 if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree >= avgifree)
 533                         return (cg);
 534         for (cg = 0; cg < prefcg; cg++)
 535                 if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree >= avgifree)
 536                         break;
 537         return (cg);
 538 }
 539
 540 /*
 541  * Select the desired position for the next block in a file.
 542  *
 543  * we try to mimic what Remy does in inode_getblk/block_getblk
 544  *
 545  * we note: blocknr == 0 means that we're about to allocate either
 546  * a direct block or a pointer block at the first level of indirection
 547  * (In other words, stuff that will go in i_db[] or i_ib[])
 548  *
 549  * blocknr != 0 means that we're allocating a block that is none
 550  * of the above. Then, blocknr tells us the number of the block
 551  * that will hold the pointer
 552  */
 553 int32_t
 554 ext2_blkpref(struct inode *ip, e2fs_lbn_t lbn, int indx, int32_t *bap,
 555     int32_t blocknr)
 556 {
 557         int     tmp;
 558         mtx_assert(EXT2_MTX(ip->i_ump), MA_OWNED);
 559
 560         /* if the next block is actually what we thought it is,
 561            then set the goal to what we thought it should be
 562         */
 563         if (ip->i_next_alloc_block == lbn && ip->i_next_alloc_goal != 0)
 564                 return ip->i_next_alloc_goal;
 565
 566         /* now check whether we were provided with an array that basically
 567            tells us previous blocks to which we want to stay closeby
 568         */
 569         if (bap)
 570                 for (tmp = indx - 1; tmp >= 0; tmp--)
 571                         if (bap[tmp])
 572                                 return bap[tmp];
 573
 574         /* else let's fall back to the blocknr, or, if there is none,
 575            follow the rule that a block should be allocated near its inode
 576         */
 577         return blocknr ? blocknr :
 578                         (int32_t)(ip->i_block_group *
 579                         EXT2_BLOCKS_PER_GROUP(ip->i_e2fs)) +
 580                         ip->i_e2fs->e2fs->e2fs_first_dblock;
 581 }
 582
 583 /*
 584  * Implement the cylinder overflow algorithm.
 585  *
 586  * The policy implemented by this algorithm is:
 587  *   1) allocate the block in its requested cylinder group.
 588  *   2) quadradically rehash on the cylinder group number.
 589  *   3) brute force search for a free block.
 590  */
 591 static u_long
 592 ext2_hashalloc(struct inode *ip, int cg, long pref, int size,
 593                 daddr_t (*allocator)(struct inode *, int, daddr_t, int))
 594 {
 595         struct m_ext2fs *fs;
 596         ino_t result;
 597         int i, icg = cg;
 598
 599         mtx_assert(EXT2_MTX(ip->i_ump), MA_OWNED);
 600         fs = ip->i_e2fs;
 601         /*
 602          * 1: preferred cylinder group
 603          */
 604         result = (*allocator)(ip, cg, pref, size);
 605         if (result)
 606                 return (result);
 607         /*
 608          * 2: quadratic rehash
 609          */
 610         for (i = 1; i < fs->e2fs_gcount; i *= 2) {
 611                 cg += i;
 612                 if (cg >= fs->e2fs_gcount)
 613                         cg -= fs->e2fs_gcount;
 614                 result = (*allocator)(ip, cg, 0, size);
 615                 if (result)
 616                         return (result);
 617         }
 618         /*
 619          * 3: brute force search
 620          * Note that we start at i == 2, since 0 was checked initially,
 621          * and 1 is always checked in the quadratic rehash.
 622          */
 623         cg = (icg + 2) % fs->e2fs_gcount;
 624         for (i = 2; i < fs->e2fs_gcount; i++) {
 625                 result = (*allocator)(ip, cg, 0, size);
 626                 if (result)
 627                         return (result);
 628                 cg++;
 629                 if (cg == fs->e2fs_gcount)
 630                         cg = 0;
 631         }
 632         return (0);
 633 }
 634
 635 /*
 636  * Determine whether a block can be allocated.
 637  *
 638  * Check to see if a block of the appropriate size is available,
 639  * and if it is, allocate it.
 640  */
 641 static daddr_t
 642 ext2_alloccg(struct inode *ip, int cg, daddr_t bpref, int size)
 643 {
 644         struct m_ext2fs *fs;
 645         struct buf *bp;
 646         struct ext2mount *ump;
 647         daddr_t bno, runstart, runlen;
 648         int bit, loc, end, error, start;
 649         char *bbp;
 650         /* XXX ondisk32 */
 651         fs = ip->i_e2fs;
 652         ump = ip->i_ump;
 653         if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree == 0)
 654                 return (0);
 655         EXT2_UNLOCK(ump);
 656         error = bread(ip->i_devvp, fsbtodb(fs,
 657                 fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_b_bitmap),
 658                 (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &bp);
 659         if (error) {
 660                 brelse(bp);
 661                 EXT2_LOCK(ump);
 662                 return (0);
 663         }
 664         if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree == 0) {
 665                 /*
 666                  * Another thread allocated the last block in this
 667                  * group while we were waiting for the buffer.
 668                  */
 669                 brelse(bp);
 670                 EXT2_LOCK(ump);
 671                 return (0);
 672         }
 673         bbp = (char *)bp->b_data;
 674
 675         if (dtog(fs, bpref) != cg)
 676                 bpref = 0;
 677         if (bpref != 0) {
 678                 bpref = dtogd(fs, bpref);
 679                 /*
 680                  * if the requested block is available, use it
 681                  */
 682                 if (isclr(bbp, bpref)) {
 683                         bno = bpref;
 684                         goto gotit;
 685                 }
 686         }
 687         /*
 688          * no blocks in the requested cylinder, so take next
 689          * available one in this cylinder group.
 690          * first try to get 8 contigous blocks, then fall back to a single
 691          * block.
 692          */
 693         if (bpref)
 694                 start = dtogd(fs, bpref) / NBBY;
 695         else
 696                 start = 0;
 697         end = howmany(fs->e2fs->e2fs_fpg, NBBY) - start;
 698 retry:
 699         runlen = 0;
 700         runstart = 0;
 701         for (loc = start; loc < end; loc++) {
 702                 if (bbp[loc] == (char)0xff) {
 703                         runlen = 0;
 704                         continue;
 705                 }
 706
 707                 /* Start of a run, find the number of high clear bits. */
 708                 if (runlen == 0) {
 709                         bit = fls(bbp[loc]);
 710                         runlen = NBBY - bit;
 711                         runstart = loc * NBBY + bit;
 712                 } else if (bbp[loc] == 0) {
 713                         /* Continue a run. */
 714                         runlen += NBBY;
 715                 } else {
 716                         /*
 717                          * Finish the current run.  If it isn't long
 718                          * enough, start a new one.
 719                          */
 720                         bit = ffs(bbp[loc]) - 1;
 721                         runlen += bit;
 722                         if (runlen >= 8) {
 723                                 bno = runstart;
 724                                 goto gotit;
 725                         }
 726
 727                         /* Run was too short, start a new one. */
 728                         bit = fls(bbp[loc]);
 729                         runlen = NBBY - bit;
 730                         runstart = loc * NBBY + bit;
 731                 }
 732
 733                 /* If the current run is long enough, use it. */
 734                 if (runlen >= 8) {
 735                         bno = runstart;
 736                         goto gotit;
 737                 }
 738         }
 739         if (start != 0) {
 740                 end = start;
 741                 start = 0;
 742                 goto retry;
 743         }
 744
 745         bno = ext2_mapsearch(fs, bbp, bpref);
 746         if (bno < 0){
 747                 brelse(bp);
 748                 EXT2_LOCK(ump);
 749                 return (0);
 750         }
 751 gotit:
 752 #ifdef INVARIANTS
 753         if (isset(bbp, bno)) {
 754                 printf("ext2fs_alloccgblk: cg=%d bno=%jd fs=%s\n",
 755                         cg, (intmax_t)bno, fs->e2fs_fsmnt);
 756                 panic("ext2fs_alloccg: dup alloc");
 757         }
 758 #endif
 759         setbit(bbp, bno);
 760         EXT2_LOCK(ump);
 761         ext2_clusteracct(fs, bbp, cg, bno, -1);
 762         fs->e2fs->e2fs_fbcount--;
 763         fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree--;
 764         fs->e2fs_fmod = 1;
 765         EXT2_UNLOCK(ump);
 766         bdwrite(bp);
 767         return (cg * fs->e2fs->e2fs_fpg + fs->e2fs->e2fs_first_dblock + bno);
 768 }
 769
 770 /*
 771  * Determine whether a cluster can be allocated.
 772  */
 773 static daddr_t
 774 ext2_clusteralloc(struct inode *ip, int cg, daddr_t bpref, int len)
 775 {
 776         struct m_ext2fs *fs;
 777         struct ext2mount *ump;
 778         struct buf *bp;
 779         char *bbp;
 780         int bit, error, got, i, loc, run;
 781         int32_t *lp;
 782         daddr_t bno;
 783
 784         fs = ip->i_e2fs;
 785         ump = ip->i_ump;
 786
 787         if (fs->e2fs_maxcluster[cg] < len)
 788                 return (0);
 789
 790         EXT2_UNLOCK(ump);
 791         error = bread(ip->i_devvp,
 792             fsbtodb(fs, fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_b_bitmap),
 793             (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &bp);
 794         if (error)
 795                 goto fail_lock;
 796
 797         bbp = (char *)bp->b_data;
 798         bp->b_xflags |= BX_BKGRDWRITE;
 799
 800         EXT2_LOCK(ump);
 801         /*
 802          * Check to see if a cluster of the needed size (or bigger) is
 803          * available in this cylinder group.
 804          */
 805         lp = &fs->e2fs_clustersum[cg].cs_sum[len];
 806         for (i = len; i <= fs->e2fs_contigsumsize; i++)
 807                 if (*lp++ > 0)
 808                         break;
 809         if (i > fs->e2fs_contigsumsize) {
 810                 /*
 811                  * Update the cluster summary information to reflect
 812                  * the true maximum-sized cluster so that future cluster
 813                  * allocation requests can avoid reading the bitmap only
 814                  * to find no cluster.
 815                  */
 816                 lp = &fs->e2fs_clustersum[cg].cs_sum[len - 1];
 817                         for (i = len - 1; i > 0; i--)
 818                                 if (*lp-- > 0)
 819                                         break;
 820                 fs->e2fs_maxcluster[cg] = i;
 821                 goto fail;
 822         }
 823         EXT2_UNLOCK(ump);
 824
 825         /* Search the bitmap to find a big enough cluster like in FFS. */
 826         if (dtog(fs, bpref) != cg)
 827                 bpref = 0;
 828         if (bpref != 0)
 829                 bpref = dtogd(fs, bpref);
 830         loc = bpref / NBBY;
 831         bit = 1 << (bpref % NBBY);
 832         for (run = 0, got = bpref; got < fs->e2fs->e2fs_fpg; got++) {
 833                 if ((bbp[loc] & bit) != 0)
 834                         run = 0;
 835                 else {
 836                         run++;
 837                         if (run == len)
 838                                 break;
 839                 }
 840                 if ((got & (NBBY - 1)) != (NBBY - 1))
 841                         bit <<= 1;
 842                 else {
 843                         loc++;
 844                         bit = 1;
 845                 }
 846         }
 847
 848         if (got >= fs->e2fs->e2fs_fpg)
 849                 goto fail_lock;
 850
 851         /* Allocate the cluster that we found. */
 852         for (i = 1; i < len; i++)
 853                 if (!isclr(bbp, got - run + i))
 854                         panic("ext2_clusteralloc: map mismatch");
 855
 856         bno = got - run + 1;
 857         if (bno >= fs->e2fs->e2fs_fpg)
 858                 panic("ext2_clusteralloc: allocated out of group");
 859
 860         EXT2_LOCK(ump);
 861         for (i = 0; i < len; i += fs->e2fs_fpb) {
 862                 setbit(bbp, bno + i);
 863                 ext2_clusteracct(fs, bbp, cg, bno + i, -1);
 864                 fs->e2fs->e2fs_fbcount--;
 865                 fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree--;
 866         }
 867         fs->e2fs_fmod = 1;
 868         EXT2_UNLOCK(ump);
 869
 870         bdwrite(bp);
 871         return (cg * fs->e2fs->e2fs_fpg + fs->e2fs->e2fs_first_dblock + bno);
 872
 873 fail_lock:
 874         EXT2_LOCK(ump);
 875 fail:
 876         brelse(bp);
 877         return (0);
 878 }
 879
 880 /*
 881  * Determine whether an inode can be allocated.
 882  *
 883  * Check to see if an inode is available, and if it is,
 884  * allocate it using tode in the specified cylinder group.
 885  */
 886 static daddr_t
 887 ext2_nodealloccg(struct inode *ip, int cg, daddr_t ipref, int mode)
 888 {
 889         struct m_ext2fs *fs;
 890         struct buf *bp;
 891         struct ext2mount *ump;
 892         int error, start, len, loc, map, i;
 893         char *ibp;
 894         ipref--; /* to avoid a lot of (ipref -1) */
 895         if (ipref == -1)
 896                 ipref = 0;
 897         fs = ip->i_e2fs;
 898         ump = ip->i_ump;
 899         if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree == 0)
 900                 return (0);
 901         EXT2_UNLOCK(ump);
 902         error = bread(ip->i_devvp, fsbtodb(fs,
 903                 fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_i_bitmap),
 904                 (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &bp);
 905         if (error) {
 906                 brelse(bp);
 907                 EXT2_LOCK(ump);
 908                 return (0);
 909         }
 910         if (fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree == 0) {
 911                 /*
 912                  * Another thread allocated the last i-node in this
 913                  * group while we were waiting for the buffer.
 914                  */
 915                 brelse(bp);
 916                 EXT2_LOCK(ump);
 917                 return (0);
 918         }
 919         ibp = (char *)bp->b_data;
 920         if (ipref) {
 921                 ipref %= fs->e2fs->e2fs_ipg;
 922                 if (isclr(ibp, ipref))
 923                         goto gotit;
 924         }
 925         start = ipref / NBBY;
 926         len = howmany(fs->e2fs->e2fs_ipg - ipref, NBBY);
 927         loc = skpc(0xff, len, &ibp[start]);
 928         if (loc == 0) {
 929                 len = start + 1;
 930                 start = 0;
 931                 loc = skpc(0xff, len, &ibp[0]);
 932                 if (loc == 0) {
 933                         printf("cg = %d, ipref = %lld, fs = %s\n",
 934                                 cg, (long long)ipref, fs->e2fs_fsmnt);
 935                         panic("ext2fs_nodealloccg: map corrupted");
 936                         /* NOTREACHED */
 937                 }
 938         }
 939         i = start + len - loc;
 940         map = ibp[i] ^ 0xff;
 941         if (map == 0) {
 942                 printf("fs = %s\n", fs->e2fs_fsmnt);
 943                 panic("ext2fs_nodealloccg: block not in map");
 944         }
 945         ipref = i * NBBY + ffs(map) - 1;
 946 gotit:
 947         setbit(ibp, ipref);
 948         EXT2_LOCK(ump);
 949         fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree--;
 950         fs->e2fs->e2fs_ficount--;
 951         fs->e2fs_fmod = 1;
 952         if ((mode & IFMT) == IFDIR) {
 953                 fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_ndirs++;
 954                 fs->e2fs_total_dir++;
 955         }
 956         EXT2_UNLOCK(ump);
 957         bdwrite(bp);
 958         return (cg * fs->e2fs->e2fs_ipg + ipref +1);
 959 }
 960
 961 /*
 962  * Free a block or fragment.
 963  *
 964  */
 965 void
 966 ext2_blkfree(struct inode *ip, int32_t bno, long size)
 967 {
 968         struct m_ext2fs *fs;
 969         struct buf *bp;
 970         struct ext2mount *ump;
 971         int cg, error;
 972         char *bbp;
 973
 974         fs = ip->i_e2fs;
 975         ump = ip->i_ump;
 976         cg = dtog(fs, bno);
 977         if ((u_int)bno >= fs->e2fs->e2fs_bcount) {
 978                 printf("bad block %lld, ino %llu\n", (long long)bno,
 979                     (unsigned long long)ip->i_number);
 980                 ext2_fserr(fs, ip->i_uid, "bad block");
 981                 return;
 982         }
 983         error = bread(ip->i_devvp,
 984                 fsbtodb(fs, fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_b_bitmap),
 985                 (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &bp);
 986         if (error) {
 987                 brelse(bp);
 988                 return;
 989         }
 990         bbp = (char *)bp->b_data;
 991         bno = dtogd(fs, bno);
 992         if (isclr(bbp, bno)) {
 993                 printf("block = %lld, fs = %s\n",
 994                      (long long)bno, fs->e2fs_fsmnt);
 995                 panic("ext2_blkfree: freeing free block");
 996         }
 997         clrbit(bbp, bno);
 998         EXT2_LOCK(ump);
 999         ext2_clusteracct(fs, bbp, cg, bno, 1);
1000         fs->e2fs->e2fs_fbcount++;
1001         fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nbfree++;
1002         fs->e2fs_fmod = 1;
1003         EXT2_UNLOCK(ump);
1004         bdwrite(bp);
1005 }
1006
1007 /*
1008  * Free an inode.
1009  *
1010  */
1011 int
1012 ext2_vfree(struct vnode *pvp, ino_t ino, int mode)
1013 {
1014         struct m_ext2fs *fs;
1015         struct inode *pip;
1016         struct buf *bp;
1017         struct ext2mount *ump;
1018         int error, cg;
1019         char * ibp;
1020
1021         pip = VTOI(pvp);
1022         fs = pip->i_e2fs;
1023         ump = pip->i_ump;
1024         if ((u_int)ino > fs->e2fs_ipg * fs->e2fs_gcount)
1025                 panic("ext2_vfree: range: devvp = %p, ino = %d, fs = %s",
1026                     pip->i_devvp, ino, fs->e2fs_fsmnt);
1027
1028         cg = ino_to_cg(fs, ino);
1029         error = bread(pip->i_devvp,
1030                 fsbtodb(fs, fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_i_bitmap),
1031                 (int)fs->e2fs_bsize, NOCRED, &bp);
1032         if (error) {
1033                 brelse(bp);
1034                 return (0);
1035         }
1036         ibp = (char *)bp->b_data;
1037         ino = (ino - 1) % fs->e2fs->e2fs_ipg;
1038         if (isclr(ibp, ino)) {
1039                 printf("ino = %llu, fs = %s\n",
1040                          (unsigned long long)ino, fs->e2fs_fsmnt);
1041                 if (fs->e2fs_ronly == 0)
1042                         panic("ext2_vfree: freeing free inode");
1043         }
1044         clrbit(ibp, ino);
1045         EXT2_LOCK(ump);
1046         fs->e2fs->e2fs_ficount++;
1047         fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_nifree++;
1048         if ((mode & IFMT) == IFDIR) {
1049                 fs->e2fs_gd[cg].ext2bgd_ndirs--;
1050                 fs->e2fs_total_dir--;
1051         }
1052         fs->e2fs_fmod = 1;
1053         EXT2_UNLOCK(ump);
1054         bdwrite(bp);
1055         return (0);
1056 }
1057
1058 /*
1059  * Find a block in the specified cylinder group.
1060  *
1061  * It is a panic if a request is made to find a block if none are
1062  * available.
1063  */
1064 static daddr_t
1065 ext2_mapsearch(struct m_ext2fs *fs, char *bbp, daddr_t bpref)
1066 {
1067         int start, len, loc, i, map;
1068
1069         /*
1070          * find the fragment by searching through the free block
1071          * map for an appropriate bit pattern
1072          */
1073         if (bpref)
1074                 start = dtogd(fs, bpref) / NBBY;
1075         else
1076                 start = 0;
1077         len = howmany(fs->e2fs->e2fs_fpg, NBBY) - start;
1078         loc = skpc(0xff, len, &bbp[start]);
1079         if (loc == 0) {
1080                 len = start + 1;
1081                 start = 0;
1082                 loc = skpc(0xff, len, &bbp[start]);
1083                 if (loc == 0) {
1084                         printf("start = %d, len = %d, fs = %s\n",
1085                                 start, len, fs->e2fs_fsmnt);
1086                         panic("ext2_mapsearch: map corrupted");
1087                         /* NOTREACHED */
1088                 }
1089         }
1090         i = start + len - loc;
1091         map = bbp[i] ^ 0xff;
1092         if (map == 0) {
1093                 printf("fs = %s\n", fs->e2fs_fsmnt);
1094                 panic("ext2fs_mapsearch: block not in map");
1095         }
1096         return (i * NBBY + ffs(map) - 1);
1097 }
1098
1099 /*
1100  * Fserr prints the name of a filesystem with an error diagnostic.
1101  *
1102  * The form of the error message is:
1103  *      fs: error message
1104  */
1105 static void
1106 ext2_fserr(struct m_ext2fs *fs, uid_t uid, char *cp)
1107 {
1108
1109         log(LOG_ERR, "uid %u on %s: %s\n", uid, fs->e2fs_fsmnt, cp);
1110 }
1111
1112 int
1113 cg_has_sb(int i)
1114 {
1115         int a3, a5, a7;
1116
1117         if (i == 0 || i == 1)
1118                 return 1;
1119         for (a3 = 3, a5 = 5, a7 = 7;
1120             a3 <= i || a5 <= i || a7 <= i;
1121             a3 *= 3, a5 *= 5, a7 *= 7)
1122                 if (i == a3 || i == a5 || i == a7)
1123                         return 1;
1124         return 0;
1125 }