fs/ext4/mballoc.h

   1 /*
   2  *  fs/ext4/mballoc.h
   3  *
   4  *  Written by: Alex Tomas <alex@clusterfs.com>
   5  *
   6  */
   7 #ifndef _EXT4_MBALLOC_H
   8 #define _EXT4_MBALLOC_H
   9
  10 #include <linux/time.h>
  11 #include <linux/fs.h>
  12 #include <linux/namei.h>
  13 #include <linux/quotaops.h>
  14 #include <linux/buffer_head.h>
  15 #include <linux/module.h>
  16 #include <linux/swap.h>
  17 #include <linux/proc_fs.h>
  18 #include <linux/pagemap.h>
  19 #include <linux/seq_file.h>
  20 #include <linux/version.h>
  21 #include <linux/blkdev.h>
  22 #include <linux/marker.h>
  23 #include <linux/mutex.h>
  24 #include "ext4_jbd2.h"
  25 #include "ext4.h"
  26 #include "group.h"
  27
  28 /*
  29  * with AGGRESSIVE_CHECK allocator runs consistency checks over
  30  * structures. these checks slow things down a lot
  31  */
  32 #define AGGRESSIVE_CHECK__
  33
  34 /*
  35  * with DOUBLE_CHECK defined mballoc creates persistent in-core
  36  * bitmaps, maintains and uses them to check for double allocations
  37  */
  38 #define DOUBLE_CHECK__
  39
  40 /*
  41  */
  42 #define MB_DEBUG__
  43 #ifdef MB_DEBUG
  44 #define mb_debug(fmt, a...)     printk(fmt, ##a)
  45 #else
  46 #define mb_debug(fmt, a...)
  47 #endif
  48
  49 /*
  50  * with EXT4_MB_HISTORY mballoc stores last N allocations in memory
  51  * and you can monitor it in /proc/fs/ext4/<dev>/mb_history
  52  */
  53 #define EXT4_MB_HISTORY
  54 #define EXT4_MB_HISTORY_ALLOC           1       /* allocation */
  55 #define EXT4_MB_HISTORY_PREALLOC        2       /* preallocated blocks used */
  56 #define EXT4_MB_HISTORY_DISCARD         4       /* preallocation discarded */
  57 #define EXT4_MB_HISTORY_FREE            8       /* free */
  58
  59 #define EXT4_MB_HISTORY_DEFAULT         (EXT4_MB_HISTORY_ALLOC | \
  60                                          EXT4_MB_HISTORY_PREALLOC)
  61
  62 /*
  63  * How long mballoc can look for a best extent (in found extents)
  64  */
  65 #define MB_DEFAULT_MAX_TO_SCAN          200
  66
  67 /*
  68  * How long mballoc must look for a best extent
  69  */
  70 #define MB_DEFAULT_MIN_TO_SCAN          10
  71
  72 /*
  73  * How many groups mballoc will scan looking for the best chunk
  74  */
  75 #define MB_DEFAULT_MAX_GROUPS_TO_SCAN   5
  76
  77 /*
  78  * with 'ext4_mb_stats' allocator will collect stats that will be
  79  * shown at umount. The collecting costs though!
  80  */
  81 #define MB_DEFAULT_STATS                1
  82
  83 /*
  84  * files smaller than MB_DEFAULT_STREAM_THRESHOLD are served
  85  * by the stream allocator, which purpose is to pack requests
  86  * as close each to other as possible to produce smooth I/O traffic
  87  * We use locality group prealloc space for stream request.
  88  * We can tune the same via /proc/fs/ext4/<parition>/stream_req
  89  */
  90 #define MB_DEFAULT_STREAM_THRESHOLD     16      /* 64K */
  91
  92 /*
  93  * for which requests use 2^N search using buddies
  94  */
  95 #define MB_DEFAULT_ORDER2_REQS          2
  96
  97 /*
  98  * default group prealloc size 512 blocks
  99  */
 100 #define MB_DEFAULT_GROUP_PREALLOC       512
 101
 102 static struct kmem_cache *ext4_pspace_cachep;
 103 static struct kmem_cache *ext4_ac_cachep;
 104 static struct kmem_cache *ext4_free_ext_cachep;
 105
 106 struct ext4_free_data {
 107         /* this links the free block information from group_info */
 108         struct rb_node node;
 109
 110         /* this links the free block information from ext4_sb_info */
 111         struct list_head list;
 112
 113         /* group which free block extent belongs */
 114         ext4_group_t group;
 115
 116         /* free block extent */
 117         ext4_grpblk_t start_blk;
 118         ext4_grpblk_t count;
 119
 120         /* transaction which freed this extent */
 121         tid_t   t_tid;
 122 };
 123
 124 struct ext4_group_info {
 125         unsigned long   bb_state;
 126         struct rb_root  bb_free_root;
 127         unsigned short  bb_first_free;
 128         unsigned short  bb_free;
 129         unsigned short  bb_fragments;
 130         struct          list_head bb_prealloc_list;
 131 #ifdef DOUBLE_CHECK
 132         void            *bb_bitmap;
 133 #endif
 134         struct rw_semaphore alloc_sem;
 135         unsigned short  bb_counters[];
 136 };
 137
 138 #define EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT   0
 139 #define EXT4_GROUP_INFO_LOCKED_BIT      1
 140
 141 #define EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp)      \
 142         (test_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT, &((grp)->bb_state)))
 143
 144
 145 struct ext4_prealloc_space {
 146         struct list_head        pa_inode_list;
 147         struct list_head        pa_group_list;
 148         union {
 149                 struct list_head pa_tmp_list;
 150                 struct rcu_head pa_rcu;
 151         } u;
 152         spinlock_t              pa_lock;
 153         atomic_t                pa_count;
 154         unsigned                pa_deleted;
 155         ext4_fsblk_t            pa_pstart;      /* phys. block */
 156         ext4_lblk_t             pa_lstart;      /* log. block */
 157         unsigned short          pa_len;         /* len of preallocated chunk */
 158         unsigned short          pa_free;        /* how many blocks are free */
 159         unsigned short          pa_linear;      /* consumed in one direction
 160                                                  * strictly, for grp prealloc */
 161         spinlock_t              *pa_obj_lock;
 162         struct inode            *pa_inode;      /* hack, for history only */
 163 };
 164
 165
 166 struct ext4_free_extent {
 167         ext4_lblk_t fe_logical;
 168         ext4_grpblk_t fe_start;
 169         ext4_group_t fe_group;
 170         int fe_len;
 171 };
 172
 173 /*
 174  * Locality group:
 175  *   we try to group all related changes together
 176  *   so that writeback can flush/allocate them together as well
 177  *   Size of lg_prealloc_list hash is determined by MB_DEFAULT_GROUP_PREALLOC
 178  *   (512). We store prealloc space into the hash based on the pa_free blocks
 179  *   order value.ie, fls(pa_free)-1;
 180  */
 181 #define PREALLOC_TB_SIZE 10
 182 struct ext4_locality_group {
 183         /* for allocator */
 184         /* to serialize allocates */
 185         struct mutex            lg_mutex;
 186         /* list of preallocations */
 187         struct list_head        lg_prealloc_list[PREALLOC_TB_SIZE];
 188         spinlock_t              lg_prealloc_lock;
 189 };
 190
 191 struct ext4_allocation_context {
 192         struct inode *ac_inode;
 193         struct super_block *ac_sb;
 194
 195         /* original request */
 196         struct ext4_free_extent ac_o_ex;
 197
 198         /* goal request (after normalization) */
 199         struct ext4_free_extent ac_g_ex;
 200
 201         /* the best found extent */
 202         struct ext4_free_extent ac_b_ex;
 203
 204         /* copy of the bext found extent taken before preallocation efforts */
 205         struct ext4_free_extent ac_f_ex;
 206
 207         /* number of iterations done. we have to track to limit searching */
 208         unsigned long ac_ex_scanned;
 209         __u16 ac_groups_scanned;
 210         __u16 ac_found;
 211         __u16 ac_tail;
 212         __u16 ac_buddy;
 213         __u16 ac_flags;         /* allocation hints */
 214         __u8 ac_status;
 215         __u8 ac_criteria;
 216         __u8 ac_repeats;
 217         __u8 ac_2order;         /* if request is to allocate 2^N blocks and
 218                                  * N > 0, the field stores N, otherwise 0 */
 219         __u8 ac_op;             /* operation, for history only */
 220         struct page *ac_bitmap_page;
 221         struct page *ac_buddy_page;
 222         struct ext4_prealloc_space *ac_pa;
 223         struct ext4_locality_group *ac_lg;
 224 };
 225
 226 #define AC_STATUS_CONTINUE      1
 227 #define AC_STATUS_FOUND         2
 228 #define AC_STATUS_BREAK         3
 229
 230 struct ext4_mb_history {
 231         struct ext4_free_extent orig;   /* orig allocation */
 232         struct ext4_free_extent goal;   /* goal allocation */
 233         struct ext4_free_extent result; /* result allocation */
 234         unsigned pid;
 235         unsigned ino;
 236         __u16 found;    /* how many extents have been found */
 237         __u16 groups;   /* how many groups have been scanned */
 238         __u16 tail;     /* what tail broke some buddy */
 239         __u16 buddy;    /* buddy the tail ^^^ broke */
 240         __u16 flags;
 241         __u8 cr:3;      /* which phase the result extent was found at */
 242         __u8 op:4;
 243         __u8 merged:1;
 244 };
 245
 246 struct ext4_buddy {
 247         struct page *bd_buddy_page;
 248         void *bd_buddy;
 249         struct page *bd_bitmap_page;
 250         void *bd_bitmap;
 251         struct ext4_group_info *bd_info;
 252         struct super_block *bd_sb;
 253         __u16 bd_blkbits;
 254         ext4_group_t bd_group;
 255         struct rw_semaphore *alloc_semp;
 256 };
 257 #define EXT4_MB_BITMAP(e4b)     ((e4b)->bd_bitmap)
 258 #define EXT4_MB_BUDDY(e4b)      ((e4b)->bd_buddy)
 259
 260 #ifndef EXT4_MB_HISTORY
 261 static inline void ext4_mb_store_history(struct ext4_allocation_context *ac)
 262 {
 263         return;
 264 }
 265 #else
 266 static void ext4_mb_store_history(struct ext4_allocation_context *ac);
 267 #endif
 268
 269 #define in_range(b, first, len) ((b) >= (first) && (b) <= (first) + (len) - 1)
 270
 271 struct buffer_head *read_block_bitmap(struct super_block *, ext4_group_t);
 272
 273 static void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
 274                                         ext4_group_t group);
 275 static void ext4_mb_return_to_preallocation(struct inode *inode,
 276                                         struct ext4_buddy *e4b, sector_t block,
 277                                         int count);
 278 static void ext4_mb_put_pa(struct ext4_allocation_context *,
 279                         struct super_block *, struct ext4_prealloc_space *pa);
 280 static int ext4_mb_init_per_dev_proc(struct super_block *sb);
 281 static int ext4_mb_destroy_per_dev_proc(struct super_block *sb);
 282 static void release_blocks_on_commit(journal_t *journal, transaction_t *txn);
 283
 284
 285 static inline void ext4_lock_group(struct super_block *sb, ext4_group_t group)
 286 {
 287         struct ext4_group_info *grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
 288
 289         bit_spin_lock(EXT4_GROUP_INFO_LOCKED_BIT, &(grinfo->bb_state));
 290 }
 291
 292 static inline void ext4_unlock_group(struct super_block *sb,
 293                                         ext4_group_t group)
 294 {
 295         struct ext4_group_info *grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
 296
 297         bit_spin_unlock(EXT4_GROUP_INFO_LOCKED_BIT, &(grinfo->bb_state));
 298 }
 299
 300 static inline int ext4_is_group_locked(struct super_block *sb,
 301                                         ext4_group_t group)
 302 {
 303         struct ext4_group_info *grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
 304
 305         return bit_spin_is_locked(EXT4_GROUP_INFO_LOCKED_BIT,
 306                                                 &(grinfo->bb_state));
 307 }
 308
 309 static ext4_fsblk_t ext4_grp_offs_to_block(struct super_block *sb,
 310                                         struct ext4_free_extent *fex)
 311 {
 312         ext4_fsblk_t block;
 313
 314         block = (ext4_fsblk_t) fex->fe_group * EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)
 315                         + fex->fe_start
 316                         + le32_to_cpu(EXT4_SB(sb)->s_es->s_first_data_block);
 317         return block;
 318 }
 319 #endif