fs/ext2/ialloc.c

   1 /*
   2  *  linux/fs/ext2/ialloc.c
   3  *
   4  * Copyright (C) 1992, 1993, 1994, 1995
   5  * Remy Card (card@masi.ibp.fr)
   6  * Laboratoire MASI - Institut Blaise Pascal
   7  * Universite Pierre et Marie Curie (Paris VI)
   8  *
   9  *  BSD ufs-inspired inode and directory allocation by
  10  *  Stephen Tweedie (sct@dcs.ed.ac.uk), 1993
  11  *  Big-endian to little-endian byte-swapping/bitmaps by
  12  *        David S. Miller (davem@caip.rutgers.edu), 1995
  13  */
  14
  15 #include <linux/config.h>
  16 #include <linux/fs.h>
  17 #include <linux/ext2_fs.h>
  18 #include <linux/locks.h>
  19 #include <linux/quotaops.h>
  20
  21
  22 /*
  23  * ialloc.c contains the inodes allocation and deallocation routines
  24  */
  25
  26 /*
  27  * The free inodes are managed by bitmaps.  A file system contains several
  28  * blocks groups.  Each group contains 1 bitmap block for blocks, 1 bitmap
  29  * block for inodes, N blocks for the inode table and data blocks.
  30  *
  31  * The file system contains group descriptors which are located after the
  32  * super block.  Each descriptor contains the number of the bitmap block and
  33  * the free blocks count in the block.  The descriptors are loaded in memory
  34  * when a file system is mounted (see ext2_read_super).
  35  */
  36
  37
  38 /*
  39  * Read the inode allocation bitmap for a given block_group, reading
  40  * into the specified slot in the superblock's bitmap cache.
  41  *
  42  * Return buffer_head of bitmap on success or NULL.
  43  */
  44 static struct buffer_head *read_inode_bitmap (struct super_block * sb,
  45                                                unsigned long block_group)
  46 {
  47         struct ext2_group_desc *desc;
  48         struct buffer_head *bh = NULL;
  49
  50         desc = ext2_get_group_desc(sb, block_group, NULL);
  51         if (!desc)
  52                 goto error_out;
  53
  54         bh = sb_bread(sb, le32_to_cpu(desc->bg_inode_bitmap));
  55         if (!bh)
  56                 ext2_error (sb, "read_inode_bitmap",
  57                             "Cannot read inode bitmap - "
  58                             "block_group = %lu, inode_bitmap = %lu",
  59                             block_group, (unsigned long) desc->bg_inode_bitmap);
  60 error_out:
  61         return bh;
  62 }
  63
  64 /*
  65  * load_inode_bitmap loads the inode bitmap for a blocks group
  66  *
  67  * It maintains a cache for the last bitmaps loaded.  This cache is managed
  68  * with a LRU algorithm.
  69  *
  70  * Notes:
  71  * 1/ There is one cache per mounted file system.
  72  * 2/ If the file system contains less than EXT2_MAX_GROUP_LOADED groups,
  73  *    this function reads the bitmap without maintaining a LRU cache.
  74  *
  75  * Return the buffer_head of the bitmap or the ERR_PTR(error)
  76  */
  77 static struct buffer_head *load_inode_bitmap (struct super_block * sb,
  78                                               unsigned int block_group)
  79 {
  80         int i, slot = 0;
  81         struct ext2_sb_info *sbi = &sb->u.ext2_sb;
  82         struct buffer_head *bh = sbi->s_inode_bitmap[0];
  83
  84         if (block_group >= sbi->s_groups_count)
  85                 ext2_panic (sb, "load_inode_bitmap",
  86                             "block_group >= groups_count - "
  87                             "block_group = %d, groups_count = %lu",
  88                              block_group, sbi->s_groups_count);
  89
  90         if (sbi->s_loaded_inode_bitmaps > 0 &&
  91             sbi->s_inode_bitmap_number[0] == block_group && bh)
  92                 goto found;
  93
  94         if (sbi->s_groups_count <= EXT2_MAX_GROUP_LOADED) {
  95                 slot = block_group;
  96                 bh = sbi->s_inode_bitmap[slot];
  97                 if (!bh)
  98                         goto read_it;
  99                 if (sbi->s_inode_bitmap_number[slot] == slot)
 100                         goto found;
 101                 ext2_panic (sb, "load_inode_bitmap",
 102                             "block_group != inode_bitmap_number");
 103         }
 104
 105         bh = NULL;
 106         for (i = 0; i < sbi->s_loaded_inode_bitmaps &&
 107                     sbi->s_inode_bitmap_number[i] != block_group;
 108              i++)
 109                 ;
 110         if (i < sbi->s_loaded_inode_bitmaps)
 111                 bh = sbi->s_inode_bitmap[i];
 112         else if (sbi->s_loaded_inode_bitmaps < EXT2_MAX_GROUP_LOADED)
 113                 sbi->s_loaded_inode_bitmaps++;
 114         else
 115                 brelse (sbi->s_inode_bitmap[--i]);
 116
 117         while (i--) {
 118                 sbi->s_inode_bitmap_number[i+1] = sbi->s_inode_bitmap_number[i];
 119                 sbi->s_inode_bitmap[i+1] = sbi->s_inode_bitmap[i];
 120         }
 121
 122 read_it:
 123         if (!bh)
 124                 bh = read_inode_bitmap (sb, block_group);
 125         sbi->s_inode_bitmap_number[slot] = block_group;
 126         sbi->s_inode_bitmap[slot] = bh;
 127         if (!bh)
 128                 return ERR_PTR(-EIO);
 129 found:
 130         return bh;
 131 }
 132
 133 /*
 134  * NOTE! When we get the inode, we're the only people
 135  * that have access to it, and as such there are no
 136  * race conditions we have to worry about. The inode
 137  * is not on the hash-lists, and it cannot be reached
 138  * through the filesystem because the directory entry
 139  * has been deleted earlier.
 140  *
 141  * HOWEVER: we must make sure that we get no aliases,
 142  * which means that we have to call "clear_inode()"
 143  * _before_ we mark the inode not in use in the inode
 144  * bitmaps. Otherwise a newly created file might use
 145  * the same inode number (not actually the same pointer
 146  * though), and then we'd have two inodes sharing the
 147  * same inode number and space on the harddisk.
 148  */
 149 void ext2_free_inode (struct inode * inode)
 150 {
 151         struct super_block * sb = inode->i_sb;
 152         int is_directory;
 153         unsigned long ino;
 154         struct buffer_head * bh;
 155         struct buffer_head * bh2;
 156         unsigned long block_group;
 157         unsigned long bit;
 158         struct ext2_group_desc * desc;
 159         struct ext2_super_block * es;
 160
 161         ino = inode->i_ino;
 162         ext2_debug ("freeing inode %lu\n", ino);
 163
 164         /*
 165          * Note: we must free any quota before locking the superblock,
 166          * as writing the quota to disk may need the lock as well.
 167          */
 168         if (!is_bad_inode(inode)) {
 169                 /* Quota is already initialized in iput() */
 170                 DQUOT_FREE_INODE(inode);
 171                 DQUOT_DROP(inode);
 172         }
 173
 174         lock_super (sb);
 175         es = sb->u.ext2_sb.s_es;
 176         is_directory = S_ISDIR(inode->i_mode);
 177
 178         /* Do this BEFORE marking the inode not in use or returning an error */
 179         clear_inode (inode);
 180
 181         if (ino < EXT2_FIRST_INO(sb) ||
 182             ino > le32_to_cpu(es->s_inodes_count)) {
 183                 ext2_error (sb, "ext2_free_inode",
 184                             "reserved or nonexistent inode %lu", ino);
 185                 goto error_return;
 186         }
 187         block_group = (ino - 1) / EXT2_INODES_PER_GROUP(sb);
 188         bit = (ino - 1) % EXT2_INODES_PER_GROUP(sb);
 189         bh = load_inode_bitmap (sb, block_group);
 190         if (IS_ERR(bh))
 191                 goto error_return;
 192
 193         /* Ok, now we can actually update the inode bitmaps.. */
 194         if (!ext2_clear_bit (bit, bh->b_data))
 195                 ext2_error (sb, "ext2_free_inode",
 196                               "bit already cleared for inode %lu", ino);
 197         else {
 198                 desc = ext2_get_group_desc (sb, block_group, &bh2);
 199                 if (desc) {
 200                         desc->bg_free_inodes_count =
 201                                 cpu_to_le16(le16_to_cpu(desc->bg_free_inodes_count) + 1);
 202                         if (is_directory)
 203                                 desc->bg_used_dirs_count =
 204                                         cpu_to_le16(le16_to_cpu(desc->bg_used_dirs_count) - 1);
 205                 }
 206                 mark_buffer_dirty(bh2);
 207                 es->s_free_inodes_count =
 208                         cpu_to_le32(le32_to_cpu(es->s_free_inodes_count) + 1);
 209                 mark_buffer_dirty(sb->u.ext2_sb.s_sbh);
 210         }
 211         mark_buffer_dirty(bh);
 212         if (sb->s_flags & MS_SYNCHRONOUS) {
 213                 ll_rw_block (WRITE, 1, &bh);
 214                 wait_on_buffer (bh);
 215         }
 216         sb->s_dirt = 1;
 217 error_return:
 218         unlock_super (sb);
 219 }
 220
 221 /*
 222  * There are two policies for allocating an inode.  If the new inode is
 223  * a directory, then a forward search is made for a block group with both
 224  * free space and a low directory-to-inode ratio; if that fails, then of
 225  * the groups with above-average free space, that group with the fewest
 226  * directories already is chosen.
 227  *
 228  * For other inodes, search forward from the parent directory\'s block
 229  * group to find a free inode.
 230  */
 231
 232 static int find_group_dir(struct super_block *sb, int parent_group)
 233 {
 234         struct ext2_super_block * es = sb->u.ext2_sb.s_es;
 235         int ngroups = sb->u.ext2_sb.s_groups_count;
 236         int avefreei = le32_to_cpu(es->s_free_inodes_count) / ngroups;
 237         struct ext2_group_desc *desc, *best_desc = NULL;
 238         struct buffer_head *bh, *best_bh = NULL;
 239         int group, best_group = -1;
 240
 241         for (group = 0; group < ngroups; group++) {
 242                 desc = ext2_get_group_desc (sb, group, &bh);
 243                 if (!desc || !desc->bg_free_inodes_count)
 244                         continue;
 245                 if (le16_to_cpu(desc->bg_free_inodes_count) < avefreei)
 246                         continue;
 247                 if (!best_desc ||
 248                     (le16_to_cpu(desc->bg_free_blocks_count) >
 249                      le16_to_cpu(best_desc->bg_free_blocks_count))) {
 250                         best_group = group;
 251                         best_desc = desc;
 252                         best_bh = bh;
 253                 }
 254         }
 255         if (!best_desc)
 256                 return -1;
 257         best_desc->bg_free_inodes_count =
 258                 cpu_to_le16(le16_to_cpu(best_desc->bg_free_inodes_count) - 1);
 259         best_desc->bg_used_dirs_count =
 260                 cpu_to_le16(le16_to_cpu(best_desc->bg_used_dirs_count) + 1);
 261         mark_buffer_dirty(best_bh);
 262         return best_group;
 263 }
 264
 265 static int find_group_other(struct super_block *sb, int parent_group)
 266 {
 267         int ngroups = sb->u.ext2_sb.s_groups_count;
 268         struct ext2_group_desc *desc;
 269         struct buffer_head *bh;
 270         int group, i;
 271
 272         /*
 273          * Try to place the inode in its parent directory
 274          */
 275         group = parent_group;
 276         desc = ext2_get_group_desc (sb, group, &bh);
 277         if (desc && le16_to_cpu(desc->bg_free_inodes_count))
 278                 goto found;
 279
 280         /*
 281          * Use a quadratic hash to find a group with a
 282          * free inode
 283          */
 284         for (i = 1; i < ngroups; i <<= 1) {
 285                 group += i;
 286                 if (group >= ngroups)
 287                         group -= ngroups;
 288                 desc = ext2_get_group_desc (sb, group, &bh);
 289                 if (desc && le16_to_cpu(desc->bg_free_inodes_count))
 290                         goto found;
 291         }
 292
 293         /*
 294          * That failed: try linear search for a free inode
 295          */
 296         group = parent_group + 1;
 297         for (i = 2; i < ngroups; i++) {
 298                 if (++group >= ngroups)
 299                         group = 0;
 300                 desc = ext2_get_group_desc (sb, group, &bh);
 301                 if (desc && le16_to_cpu(desc->bg_free_inodes_count))
 302                         goto found;
 303         }
 304
 305         return -1;
 306
 307 found:
 308         desc->bg_free_inodes_count =
 309                 cpu_to_le16(le16_to_cpu(desc->bg_free_inodes_count) - 1);
 310         mark_buffer_dirty(bh);
 311         return group;
 312 }
 313
 314 struct inode * ext2_new_inode (const struct inode * dir, int mode)
 315 {
 316         struct super_block * sb;
 317         struct buffer_head * bh;
 318         struct buffer_head * bh2;
 319         int group, i;
 320         ino_t ino;
 321         struct inode * inode;
 322         struct ext2_group_desc * desc;
 323         struct ext2_super_block * es;
 324         int err;
 325
 326         sb = dir->i_sb;
 327         inode = new_inode(sb);
 328         if (!inode)
 329                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 330
 331         lock_super (sb);
 332         es = sb->u.ext2_sb.s_es;
 333 repeat:
 334         if (S_ISDIR(mode))
 335                 group = find_group_dir(sb, dir->u.ext2_i.i_block_group);
 336         else
 337                 group = find_group_other(sb, dir->u.ext2_i.i_block_group);
 338
 339         err = -ENOSPC;
 340         if (group == -1)
 341                 goto fail;
 342
 343         err = -EIO;
 344         bh = load_inode_bitmap (sb, group);
 345         if (IS_ERR(bh))
 346                 goto fail2;
 347
 348         i = ext2_find_first_zero_bit ((unsigned long *) bh->b_data,
 349                                       EXT2_INODES_PER_GROUP(sb));
 350         if (i >= EXT2_INODES_PER_GROUP(sb))
 351                 goto bad_count;
 352         ext2_set_bit (i, bh->b_data);
 353
 354         mark_buffer_dirty(bh);
 355         if (sb->s_flags & MS_SYNCHRONOUS) {
 356                 ll_rw_block (WRITE, 1, &bh);
 357                 wait_on_buffer (bh);
 358         }
 359
 360         ino = group * EXT2_INODES_PER_GROUP(sb) + i + 1;
 361         if (ino < EXT2_FIRST_INO(sb) || ino > le32_to_cpu(es->s_inodes_count)) {
 362                 ext2_error (sb, "ext2_new_inode",
 363                             "reserved inode or inode > inodes count - "
 364                             "block_group = %d,inode=%ld", group, ino);
 365                 err = -EIO;
 366                 goto fail2;
 367         }
 368
 369         es->s_free_inodes_count =
 370                 cpu_to_le32(le32_to_cpu(es->s_free_inodes_count) - 1);
 371         mark_buffer_dirty(sb->u.ext2_sb.s_sbh);
 372         sb->s_dirt = 1;
 373         inode->i_uid = current->fsuid;
 374         if (test_opt (sb, GRPID))
 375                 inode->i_gid = dir->i_gid;
 376         else if (dir->i_mode & S_ISGID) {
 377                 inode->i_gid = dir->i_gid;
 378                 if (S_ISDIR(mode))
 379                         mode |= S_ISGID;
 380         } else
 381                 inode->i_gid = current->fsgid;
 382         inode->i_mode = mode;
 383
 384         inode->i_ino = ino;
 385         inode->i_blksize = PAGE_SIZE;   /* This is the optimal IO size (for stat), not the fs block size */
 386         inode->i_blocks = 0;
 387         inode->i_mtime = inode->i_atime = inode->i_ctime = CURRENT_TIME;
 388         inode->u.ext2_i.i_state = EXT2_STATE_NEW;
 389         inode->u.ext2_i.i_flags = dir->u.ext2_i.i_flags & ~EXT2_BTREE_FL;
 390         if (S_ISLNK(mode))
 391                 inode->u.ext2_i.i_flags &= ~(EXT2_IMMUTABLE_FL|EXT2_APPEND_FL);
 392         inode->u.ext2_i.i_block_group = group;
 393         ext2_set_inode_flags(inode);
 394         insert_inode_hash(inode);
 395         inode->i_generation = event++;
 396         mark_inode_dirty(inode);
 397
 398         unlock_super (sb);
 399         if(DQUOT_ALLOC_INODE(inode)) {
 400                 DQUOT_DROP(inode);
 401                 inode->i_flags |= S_NOQUOTA;
 402                 inode->i_nlink = 0;
 403                 iput(inode);
 404                 return ERR_PTR(-EDQUOT);
 405         }
 406         ext2_debug ("allocating inode %lu\n", inode->i_ino);
 407         return inode;
 408
 409 fail2:
 410         desc = ext2_get_group_desc (sb, group, &bh2);
 411         desc->bg_free_inodes_count =
 412                 cpu_to_le16(le16_to_cpu(desc->bg_free_inodes_count) + 1);
 413         if (S_ISDIR(mode))
 414                 desc->bg_used_dirs_count =
 415                         cpu_to_le16(le16_to_cpu(desc->bg_used_dirs_count) - 1);
 416         mark_buffer_dirty(bh2);
 417 fail:
 418         unlock_super(sb);
 419         make_bad_inode(inode);
 420         iput(inode);
 421         return ERR_PTR(err);
 422
 423 bad_count:
 424         ext2_error (sb, "ext2_new_inode",
 425                     "Free inodes count corrupted in group %d",
 426                     group);
 427         /* Is it really ENOSPC? */
 428         err = -ENOSPC;
 429         if (sb->s_flags & MS_RDONLY)
 430                 goto fail;
 431
 432         desc = ext2_get_group_desc (sb, group, &bh2);
 433         desc->bg_free_inodes_count = 0;
 434         mark_buffer_dirty(bh2);
 435         goto repeat;
 436 }
 437
 438 unsigned long ext2_count_free_inodes (struct super_block * sb)
 439 {
 440 #ifdef EXT2FS_DEBUG
 441         struct ext2_super_block * es;
 442         unsigned long desc_count = 0, bitmap_count = 0;
 443         int i;
 444
 445         lock_super (sb);
 446         es = sb->u.ext2_sb.s_es;
 447         for (i = 0; i < sb->u.ext2_sb.s_groups_count; i++) {
 448                 struct ext2_group_desc *desc = ext2_get_group_desc (sb, i, NULL);
 449                 struct buffer_head *bh;
 450                 unsigned x;
 451
 452                 if (!desc)
 453                         continue;
 454                 desc_count += le16_to_cpu(desc->bg_free_inodes_count);
 455                 bh = load_inode_bitmap (sb, i);
 456                 if (IS_ERR(bh))
 457                         continue;
 458
 459                 x = ext2_count_free (bh, EXT2_INODES_PER_GROUP(sb) / 8);
 460                 printk ("group %d: stored = %d, counted = %lu\n",
 461                         i, le16_to_cpu(desc->bg_free_inodes_count), x);
 462                 bitmap_count += x;
 463         }
 464         printk("ext2_count_free_inodes: stored = %lu, computed = %lu, %lu\n",
 465                 le32_to_cpu(es->s_free_inodes_count), desc_count, bitmap_count);
 466         unlock_super (sb);
 467         return desc_count;
 468 #else
 469         return le32_to_cpu(sb->u.ext2_sb.s_es->s_free_inodes_count);
 470 #endif
 471 }
 472
 473 #ifdef CONFIG_EXT2_CHECK
 474 /* Called at mount-time, super-block is locked */
 475 void ext2_check_inodes_bitmap (struct super_block * sb)
 476 {
 477         struct ext2_super_block * es = sb->u.ext2_sb.s_es;
 478         unsigned long desc_count = 0, bitmap_count = 0;
 479         int i;
 480
 481         for (i = 0; i < sb->u.ext2_sb.s_groups_count; i++) {
 482                 struct ext2_group_desc *desc = ext2_get_group_desc(sb, i, NULL);
 483                 struct buffer_head *bh;
 484                 unsigned x;
 485
 486                 if (!desc)
 487                         continue;
 488                 desc_count += le16_to_cpu(desc->bg_free_inodes_count);
 489                 bh = load_inode_bitmap (sb, i);
 490                 if (IS_ERR(bh))
 491                         continue;
 492
 493                 x = ext2_count_free (bh, EXT2_INODES_PER_GROUP(sb) / 8);
 494                 if (le16_to_cpu(desc->bg_free_inodes_count) != x)
 495                         ext2_error (sb, "ext2_check_inodes_bitmap",
 496                                     "Wrong free inodes count in group %d, "
 497                                     "stored = %d, counted = %lu", i,
 498                                     le16_to_cpu(desc->bg_free_inodes_count), x);
 499                 bitmap_count += x;
 500         }
 501         if (le32_to_cpu(es->s_free_inodes_count) != bitmap_count)
 502                 ext2_error (sb, "ext2_check_inodes_bitmap",
 503                             "Wrong free inodes count in super block, "
 504                             "stored = %lu, counted = %lu",
 505                             (unsigned long)le32_to_cpu(es->s_free_inodes_count),
 506                             bitmap_count);
 507 }
 508 #endif