Quelle  mballoc.c

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
/*
 * Copyright (c) 2003-2006, Cluster File Systems, Inc, info@clusterfs.com
 * Written by Alex Tomas <alex@clusterfs.com>
 */


/*
 * mballoc.c contains the multiblocks allocation routines
 */

#include "ext4_jbd2.h"
#include "mballoc.h"
#include <linux/log2.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/nospec.h>
#include <linux/backing-dev.h>
#include <linux/freezer.h>
#include <trace/events/ext4.h>
#include <kunit/static_stub.h>

/*
 * MUSTDO:
 *   - test ext4_ext_search_left() and ext4_ext_search_right()
 *   - search for metadata in few groups
 *
 * TODO v4:
 *   - normalization should take into account whether file is still open
 *   - discard preallocations if no free space left (policy?)
 *   - don't normalize tails
 *   - quota
 *   - reservation for superuser
 *
 * TODO v3:
 *   - bitmap read-ahead (proposed by Oleg Drokin aka green)
 *   - track min/max extents in each group for better group selection
 *   - mb_mark_used() may allocate chunk right after splitting buddy
 *   - tree of groups sorted by number of free blocks
 *   - error handling
 */

/*
 * The allocation request involve request for multiple number of blocks
 * near to the goal(block) value specified.
 *
 * During initialization phase of the allocator we decide to use the
 * group preallocation or inode preallocation depending on the size of
 * the file. The size of the file could be the resulting file size we
 * would have after allocation, or the current file size, which ever
 * is larger. If the size is less than sbi->s_mb_stream_request we
 * select to use the group preallocation. The default value of
 * s_mb_stream_request is 16 blocks. This can also be tuned via
 * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req. The value is represented in
 * terms of number of blocks.
 *
 * The main motivation for having small file use group preallocation is to
 * ensure that we have small files closer together on the disk.
 *
 * First stage the allocator looks at the inode prealloc list,
 * ext4_inode_info->i_prealloc_list, which contains list of prealloc
 * spaces for this particular inode. The inode prealloc space is
 * represented as:
 *
 * pa_lstart -> the logical start block for this prealloc space
 * pa_pstart -> the physical start block for this prealloc space
 * pa_len    -> length for this prealloc space (in clusters)
 * pa_free   ->  free space available in this prealloc space (in clusters)
 *
 * The inode preallocation space is used looking at the _logical_ start
 * block. If only the logical file block falls within the range of prealloc
 * space we will consume the particular prealloc space. This makes sure that
 * we have contiguous physical blocks representing the file blocks
 *
 * The important thing to be noted in case of inode prealloc space is that
 * we don't modify the values associated to inode prealloc space except
 * pa_free.
 *
 * If we are not able to find blocks in the inode prealloc space and if we
 * have the group allocation flag set then we look at the locality group
 * prealloc space. These are per CPU prealloc list represented as
 *
 * ext4_sb_info.s_locality_groups[smp_processor_id()]
 *
 * The reason for having a per cpu locality group is to reduce the contention
 * between CPUs. It is possible to get scheduled at this point.
 *
 * The locality group prealloc space is used looking at whether we have
 * enough free space (pa_free) within the prealloc space.
 *
 * If we can't allocate blocks via inode prealloc or/and locality group
 * prealloc then we look at the buddy cache. The buddy cache is represented
 * by ext4_sb_info.s_buddy_cache (struct inode) whose file offset gets
 * mapped to the buddy and bitmap information regarding different
 * groups. The buddy information is attached to buddy cache inode so that
 * we can access them through the page cache. The information regarding
 * each group is loaded via ext4_mb_load_buddy.  The information involve
 * block bitmap and buddy information. The information are stored in the
 * inode as:
 *
 *  {                        page                        }
 *  [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
 *
 *
 * one block each for bitmap and buddy information.  So for each group we
 * take up 2 blocks. A page can contain blocks_per_page (PAGE_SIZE /
 * blocksize) blocks.  So it can have information regarding groups_per_page
 * which is blocks_per_page/2
 *
 * The buddy cache inode is not stored on disk. The inode is thrown
 * away when the filesystem is unmounted.
 *
 * We look for count number of blocks in the buddy cache. If we were able
 * to locate that many free blocks we return with additional information
 * regarding rest of the contiguous physical block available
 *
 * Before allocating blocks via buddy cache we normalize the request
 * blocks. This ensure we ask for more blocks that we needed. The extra
 * blocks that we get after allocation is added to the respective prealloc
 * list. In case of inode preallocation we follow a list of heuristics
 * based on file size. This can be found in ext4_mb_normalize_request. If
 * we are doing a group prealloc we try to normalize the request to
 * sbi->s_mb_group_prealloc.  The default value of s_mb_group_prealloc is
 * dependent on the cluster size; for non-bigalloc file systems, it is
 * 512 blocks. This can be tuned via
 * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc. The value is represented in
 * terms of number of blocks. If we have mounted the file system with -O
 * stripe=<value> option the group prealloc request is normalized to the
 * smallest multiple of the stripe value (sbi->s_stripe) which is
 * greater than the default mb_group_prealloc.
 *
 * If "mb_optimize_scan" mount option is set, we maintain in memory group info
 * structures in two data structures:
 *
 * 1) Array of largest free order xarrays (sbi->s_mb_largest_free_orders)
 *
 *    Locking: Writers use xa_lock, readers use rcu_read_lock.
 *
 *    This is an array of xarrays where the index in the array represents the
 *    largest free order in the buddy bitmap of the participating group infos of
 *    that xarray. So, there are exactly MB_NUM_ORDERS(sb) (which means total
 *    number of buddy bitmap orders possible) number of xarrays. Group-infos are
 *    placed in appropriate xarrays.
 *
 * 2) Average fragment size xarrays (sbi->s_mb_avg_fragment_size)
 *
 *    Locking: Writers use xa_lock, readers use rcu_read_lock.
 *
 *    This is an array of xarrays where in the i-th xarray there are groups with
 *    average fragment size >= 2^i and < 2^(i+1). The average fragment size
 *    is computed as ext4_group_info->bb_free / ext4_group_info->bb_fragments.
 *    Note that we don't bother with a special xarray for completely empty
 *    groups so we only have MB_NUM_ORDERS(sb) xarrays. Group-infos are placed
 *    in appropriate xarrays.
 *
 * In xarray, the index is the block group number, the value is the block group
 * information, and a non-empty value indicates the block group is present in
 * the current xarray.
 *
 * When "mb_optimize_scan" mount option is set, mballoc consults the above data
 * structures to decide the order in which groups are to be traversed for
 * fulfilling an allocation request.
 *
 * At CR_POWER2_ALIGNED , we look for groups which have the largest_free_order
 * >= the order of the request. We directly look at the largest free order list
 * in the data structure (1) above where largest_free_order = order of the
 * request. If that list is empty, we look at remaining list in the increasing
 * order of largest_free_order. This allows us to perform CR_POWER2_ALIGNED
 * lookup in O(1) time.
 *
 * At CR_GOAL_LEN_FAST, we only consider groups where
 * average fragment size > request size. So, we lookup a group which has average
 * fragment size just above or equal to request size using our average fragment
 * size group lists (data structure 2) in O(1) time.
 *
 * At CR_BEST_AVAIL_LEN, we aim to optimize allocations which can't be satisfied
 * in CR_GOAL_LEN_FAST. The fact that we couldn't find a group in
 * CR_GOAL_LEN_FAST suggests that there is no BG that has avg
 * fragment size > goal length. So before falling to the slower
 * CR_GOAL_LEN_SLOW, in CR_BEST_AVAIL_LEN we proactively trim goal length and
 * then use the same fragment lists as CR_GOAL_LEN_FAST to find a BG with a big
 * enough average fragment size. This increases the chances of finding a
 * suitable block group in O(1) time and results in faster allocation at the
 * cost of reduced size of allocation.
 *
 * If "mb_optimize_scan" mount option is not set, mballoc traverses groups in
 * linear order which requires O(N) search time for each CR_POWER2_ALIGNED and
 * CR_GOAL_LEN_FAST phase.
 *
 * The regular allocator (using the buddy cache) supports a few tunables.
 *
 * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_min_to_scan
 * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_max_to_scan
 * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
 * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_max_linear_groups
 *
 * The regular allocator uses buddy scan only if the request len is power of
 * 2 blocks and the order of allocation is >= sbi->s_mb_order2_reqs. The
 * value of s_mb_order2_reqs can be tuned via
 * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req.  If the request len is equal to
 * stripe size (sbi->s_stripe), we try to search for contiguous block in
 * stripe size. This should result in better allocation on RAID setups. If
 * not, we search in the specific group using bitmap for best extents. The
 * tunable min_to_scan and max_to_scan control the behaviour here.
 * min_to_scan indicate how long the mballoc __must__ look for a best
 * extent and max_to_scan indicates how long the mballoc __can__ look for a
 * best extent in the found extents. Searching for the blocks starts with
 * the group specified as the goal value in allocation context via
 * ac_g_ex. Each group is first checked based on the criteria whether it
 * can be used for allocation. ext4_mb_good_group explains how the groups are
 * checked.
 *
 * When "mb_optimize_scan" is turned on, as mentioned above, the groups may not
 * get traversed linearly. That may result in subsequent allocations being not
 * close to each other. And so, the underlying device may get filled up in a
 * non-linear fashion. While that may not matter on non-rotational devices, for
 * rotational devices that may result in higher seek times. "mb_max_linear_groups"
 * tells mballoc how many groups mballoc should search linearly before
 * performing consulting above data structures for more efficient lookups. For
 * non rotational devices, this value defaults to 0 and for rotational devices
 * this is set to MB_DEFAULT_LINEAR_LIMIT.
 *
 * Both the prealloc space are getting populated as above. So for the first
 * request we will hit the buddy cache which will result in this prealloc
 * space getting filled. The prealloc space is then later used for the
 * subsequent request.
 */

/*
 * mballoc operates on the following data:
 *  - on-disk bitmap
 *  - in-core buddy (actually includes buddy and bitmap)
 *  - preallocation descriptors (PAs)
 *
 * there are two types of preallocations:
 *  - inode
 *    assiged to specific inode and can be used for this inode only.
 *    it describes part of inode's space preallocated to specific
 *    physical blocks. any block from that preallocated can be used
 *    independent. the descriptor just tracks number of blocks left
 *    unused. so, before taking some block from descriptor, one must
 *    make sure corresponded logical block isn't allocated yet. this
 *    also means that freeing any block within descriptor's range
 *    must discard all preallocated blocks.
 *  - locality group
 *    assigned to specific locality group which does not translate to
 *    permanent set of inodes: inode can join and leave group. space
 *    from this type of preallocation can be used for any inode. thus
 *    it's consumed from the beginning to the end.
 *
 * relation between them can be expressed as:
 *    in-core buddy = on-disk bitmap + preallocation descriptors
 *
 * this mean blocks mballoc considers used are:
 *  - allocated blocks (persistent)
 *  - preallocated blocks (non-persistent)
 *
 * consistency in mballoc world means that at any time a block is either
 * free or used in ALL structures. notice: "any time" should not be read
 * literally -- time is discrete and delimited by locks.
 *
 *  to keep it simple, we don't use block numbers, instead we count number of
 *  blocks: how many blocks marked used/free in on-disk bitmap, buddy and PA.
 *
 * all operations can be expressed as:
 *  - init buddy: buddy = on-disk + PAs
 *  - new PA: buddy += N; PA = N
 *  - use inode PA: on-disk += N; PA -= N
 *  - discard inode PA buddy -= on-disk - PA; PA = 0
 *  - use locality group PA on-disk += N; PA -= N
 *  - discard locality group PA buddy -= PA; PA = 0
 *  note: 'buddy -= on-disk - PA' is used to show that on-disk bitmap
 *        is used in real operation because we can't know actual used
 *        bits from PA, only from on-disk bitmap
 *
 * if we follow this strict logic, then all operations above should be atomic.
 * given some of them can block, we'd have to use something like semaphores
 * killing performance on high-end SMP hardware. let's try to relax it using
 * the following knowledge:
 *  1) if buddy is referenced, it's already initialized
 *  2) while block is used in buddy and the buddy is referenced,
 *     nobody can re-allocate that block
 *  3) we work on bitmaps and '+' actually means 'set bits'. if on-disk has
 *     bit set and PA claims same block, it's OK. IOW, one can set bit in
 *     on-disk bitmap if buddy has same bit set or/and PA covers corresponded
 *     block
 *
 * so, now we're building a concurrency table:
 *  - init buddy vs.
 *    - new PA
 *      blocks for PA are allocated in the buddy, buddy must be referenced
 *      until PA is linked to allocation group to avoid concurrent buddy init
 *    - use inode PA
 *      we need to make sure that either on-disk bitmap or PA has uptodate data
 *      given (3) we care that PA-=N operation doesn't interfere with init
 *    - discard inode PA
 *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
 *    - use locality group PA
 *      again PA-=N must be serialized with init
 *    - discard locality group PA
 *      the simplest way would be to have buddy initialized by the discard
 *  - new PA vs.
 *    - use inode PA
 *      i_data_sem serializes them
 *    - discard inode PA
 *      discard process must wait until PA isn't used by another process
 *    - use locality group PA
 *      some mutex should serialize them
 *    - discard locality group PA
 *      discard process must wait until PA isn't used by another process
 *  - use inode PA
 *    - use inode PA
 *      i_data_sem or another mutex should serializes them
 *    - discard inode PA
 *      discard process must wait until PA isn't used by another process
 *    - use locality group PA
 *      nothing wrong here -- they're different PAs covering different blocks
 *    - discard locality group PA
 *      discard process must wait until PA isn't used by another process
 *
 * now we're ready to make few consequences:
 *  - PA is referenced and while it is no discard is possible
 *  - PA is referenced until block isn't marked in on-disk bitmap
 *  - PA changes only after on-disk bitmap
 *  - discard must not compete with init. either init is done before
 *    any discard or they're serialized somehow
 *  - buddy init as sum of on-disk bitmap and PAs is done atomically
 *
 * a special case when we've used PA to emptiness. no need to modify buddy
 * in this case, but we should care about concurrent init
 *
 */

 /*
 * Logic in few words:
 *
 *  - allocation:
 *    load group
 *    find blocks
 *    mark bits in on-disk bitmap
 *    release group
 *
 *  - use preallocation:
 *    find proper PA (per-inode or group)
 *    load group
 *    mark bits in on-disk bitmap
 *    release group
 *    release PA
 *
 *  - free:
 *    load group
 *    mark bits in on-disk bitmap
 *    release group
 *
 *  - discard preallocations in group:
 *    mark PAs deleted
 *    move them onto local list
 *    load on-disk bitmap
 *    load group
 *    remove PA from object (inode or locality group)
 *    mark free blocks in-core
 *
 *  - discard inode's preallocations:
 */

/*
 * Locking rules
 *
 * Locks:
 *  - bitlock on a group (group)
 *  - object (inode/locality) (object)
 *  - per-pa lock (pa)
 *  - cr_power2_aligned lists lock (cr_power2_aligned)
 *  - cr_goal_len_fast lists lock (cr_goal_len_fast)
 *
 * Paths:
 *  - new pa
 *    object
 *    group
 *
 *  - find and use pa:
 *    pa
 *
 *  - release consumed pa:
 *    pa
 *    group
 *    object
 *
 *  - generate in-core bitmap:
 *    group
 *        pa
 *
 *  - discard all for given object (inode, locality group):
 *    object
 *        pa
 *    group
 *
 *  - discard all for given group:
 *    group
 *        pa
 *    group
 *        object
 *
 *  - allocation path (ext4_mb_regular_allocator)
 *    group
 *    cr_power2_aligned/cr_goal_len_fast
 */
static struct kmem_cache *ext4_pspace_cachep;
static struct kmem_cache *ext4_ac_cachep;
static struct kmem_cache *ext4_free_data_cachep;

/* We create slab caches for groupinfo data structures based on the
 * superblock block size.  There will be one per mounted filesystem for
 * each unique s_blocksize_bits */
#define NR_GRPINFO_CACHES 8
static struct kmem_cache *ext4_groupinfo_caches[NR_GRPINFO_CACHES];

static const char * const ext4_groupinfo_slab_names[NR_GRPINFO_CACHES] = {
 "ext4_groupinfo_1k", "ext4_groupinfo_2k", "ext4_groupinfo_4k",
 "ext4_groupinfo_8k", "ext4_groupinfo_16k", "ext4_groupinfo_32k",
 "ext4_groupinfo_64k", "ext4_groupinfo_128k"
};

static void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
     ext4_group_t group);
static void ext4_mb_new_preallocation(struct ext4_allocation_context *ac);

static int ext4_mb_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
         ext4_group_t group);

static int ext4_try_to_trim_range(struct super_block *sb,
  struct ext4_buddy *e4b, ext4_grpblk_t start,
  ext4_grpblk_t max, ext4_grpblk_t minblocks);

/*
 * The algorithm using this percpu seq counter goes below:
 * 1. We sample the percpu discard_pa_seq counter before trying for block
 *    allocation in ext4_mb_new_blocks().
 * 2. We increment this percpu discard_pa_seq counter when we either allocate
 *    or free these blocks i.e. while marking those blocks as used/free in
 *    mb_mark_used()/mb_free_blocks().
 * 3. We also increment this percpu seq counter when we successfully identify
 *    that the bb_prealloc_list is not empty and hence proceed for discarding
 *    of those PAs inside ext4_mb_discard_group_preallocations().
 *
 * Now to make sure that the regular fast path of block allocation is not
 * affected, as a small optimization we only sample the percpu seq counter
 * on that cpu. Only when the block allocation fails and when freed blocks
 * found were 0, that is when we sample percpu seq counter for all cpus using
 * below function ext4_get_discard_pa_seq_sum(). This happens after making
 * sure that all the PAs on grp->bb_prealloc_list got freed or if it's empty.
 */
static DEFINE_PER_CPU(u64, discard_pa_seq);
static inline u64 ext4_get_discard_pa_seq_sum(void)
{
 int __cpu;
 u64 __seq = 0;

 for_each_possible_cpu(__cpu)
  __seq += per_cpu(discard_pa_seq, __cpu);
 return __seq;
}

static inline void *mb_correct_addr_and_bit(int *bit, void *addr)
{
#if BITS_PER_LONG == 64
 *bit += ((unsigned long) addr & 7UL) << 3;
 addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~7UL);
#elif BITS_PER_LONG == 32
 *bit += ((unsigned long) addr & 3UL) << 3;
 addr = (void *) ((unsigned long) addr & ~3UL);
#else
#error "how many bits you are?!"
#endif
 return addr;
}

static inline int mb_test_bit(int bit, void *addr)
{
 /*
 * ext4_test_bit on architecture like powerpc
 * needs unsigned long aligned address
 */
 addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
 return ext4_test_bit(bit, addr);
}

static inline void mb_set_bit(int bit, void *addr)
{
 addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
 ext4_set_bit(bit, addr);
}

static inline void mb_clear_bit(int bit, void *addr)
{
 addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
 ext4_clear_bit(bit, addr);
}

static inline int mb_test_and_clear_bit(int bit, void *addr)
{
 addr = mb_correct_addr_and_bit(&bit, addr);
 return ext4_test_and_clear_bit(bit, addr);
}

static inline int mb_find_next_zero_bit(void *addr, int max, int start)
{
 int fix = 0, ret, tmpmax;
 addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
 tmpmax = max + fix;
 start += fix;

 ret = ext4_find_next_zero_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
 if (ret > max)
  return max;
 return ret;
}

static inline int mb_find_next_bit(void *addr, int max, int start)
{
 int fix = 0, ret, tmpmax;
 addr = mb_correct_addr_and_bit(&fix, addr);
 tmpmax = max + fix;
 start += fix;

 ret = ext4_find_next_bit(addr, tmpmax, start) - fix;
 if (ret > max)
  return max;
 return ret;
}

static void *mb_find_buddy(struct ext4_buddy *e4b, int order, int *max)
{
 char *bb;

 BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
 BUG_ON(max == NULL);

 if (order > e4b->bd_blkbits + 1) {
  *max = 0;
  return NULL;
 }

 /* at order 0 we see each particular block */
 if (order == 0) {
  *max = 1 << (e4b->bd_blkbits + 3);
  return e4b->bd_bitmap;
 }

 bb = e4b->bd_buddy + EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_offsets[order];
 *max = EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[order];

 return bb;
}

#ifdef DOUBLE_CHECK
static void mb_free_blocks_double(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
      int first, int count)
{
 int i;
 struct super_block *sb = e4b->bd_sb;

 if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
  return;
 assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
 for (i = 0; i < count; i++) {
  if (!mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap)) {
   ext4_fsblk_t blocknr;

   blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
   blocknr += EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), first + i);
   ext4_mark_group_bitmap_corrupted(sb, e4b->bd_group,
     EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT);
   ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
           inode ? inode->i_ino : 0,
           blocknr,
           "freeing block already freed "
           "(bit %u)",
           first + i);
  }
  mb_clear_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
 }
}

static void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
{
 int i;

 if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
  return;
 assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
 for (i = 0; i < count; i++) {
  BUG_ON(mb_test_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap));
  mb_set_bit(first + i, e4b->bd_info->bb_bitmap);
 }
}

static void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
{
 if (unlikely(e4b->bd_info->bb_bitmap == NULL))
  return;
 if (memcmp(e4b->bd_info->bb_bitmap, bitmap, e4b->bd_sb->s_blocksize)) {
  unsigned char *b1, *b2;
  int i;
  b1 = (unsigned char *) e4b->bd_info->bb_bitmap;
  b2 = (unsigned char *) bitmap;
  for (i = 0; i < e4b->bd_sb->s_blocksize; i++) {
   if (b1[i] != b2[i]) {
    ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_ERR,
      "corruption in group %u "
      "at byte %u(%u): %x in copy != %x "
      "on disk/prealloc",
      e4b->bd_group, i, i * 8, b1[i], b2[i]);
    BUG();
   }
  }
 }
}

static void mb_group_bb_bitmap_alloc(struct super_block *sb,
   struct ext4_group_info *grp, ext4_group_t group)
{
 struct buffer_head *bh;

 grp->bb_bitmap = kmalloc(sb->s_blocksize, GFP_NOFS);
 if (!grp->bb_bitmap)
  return;

 bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
 if (IS_ERR_OR_NULL(bh)) {
  kfree(grp->bb_bitmap);
  grp->bb_bitmap = NULL;
  return;
 }

 memcpy(grp->bb_bitmap, bh->b_data, sb->s_blocksize);
 put_bh(bh);
}

static void mb_group_bb_bitmap_free(struct ext4_group_info *grp)
{
 kfree(grp->bb_bitmap);
}

#else
static inline void mb_free_blocks_double(struct inode *inode,
    struct ext4_buddy *e4b, int first, int count)
{
 return;
}
static inline void mb_mark_used_double(struct ext4_buddy *e4b,
      int first, int count)
{
 return;
}
static inline void mb_cmp_bitmaps(struct ext4_buddy *e4b, void *bitmap)
{
 return;
}

static inline void mb_group_bb_bitmap_alloc(struct super_block *sb,
   struct ext4_group_info *grp, ext4_group_t group)
{
 return;
}

static inline void mb_group_bb_bitmap_free(struct ext4_group_info *grp)
{
 return;
}
#endif

#ifdef AGGRESSIVE_CHECK

#define MB_CHECK_ASSERT(assert)      \
do {         \
 if (!(assert)) {      \
  printk(KERN_EMERG     \
   "Assertion failure in %s() at %s:%d: \"%s\"\n", \
   function, file, line, # assert);  \
  BUG();       \
 }        \
} while (0)

static void __mb_check_buddy(struct ext4_buddy *e4b, char *file,
    const char *function, int line)
{
 struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
 int order = e4b->bd_blkbits + 1;
 int max;
 int max2;
 int i;
 int j;
 int k;
 int count;
 struct ext4_group_info *grp;
 int fragments = 0;
 int fstart;
 struct list_head *cur;
 void *buddy;
 void *buddy2;

 if (e4b->bd_info->bb_check_counter++ % 10)
  return;

 while (order > 1) {
  buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
  MB_CHECK_ASSERT(buddy);
  buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order - 1, &max2);
  MB_CHECK_ASSERT(buddy2);
  MB_CHECK_ASSERT(buddy != buddy2);
  MB_CHECK_ASSERT(max * 2 == max2);

  count = 0;
  for (i = 0; i < max; i++) {

   if (mb_test_bit(i, buddy)) {
    /* only single bit in buddy2 may be 0 */
    if (!mb_test_bit(i << 1, buddy2)) {
     MB_CHECK_ASSERT(
      mb_test_bit((i<<1)+1, buddy2));
    }
    continue;
   }

   /* both bits in buddy2 must be 1 */
   MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(i << 1, buddy2));
   MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit((i << 1) + 1, buddy2));

   for (j = 0; j < (1 << order); j++) {
    k = (i * (1 << order)) + j;
    MB_CHECK_ASSERT(
     !mb_test_bit(k, e4b->bd_bitmap));
   }
   count++;
  }
  MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_counters[order] == count);
  order--;
 }

 fstart = -1;
 buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
 for (i = 0; i < max; i++) {
  if (!mb_test_bit(i, buddy)) {
   MB_CHECK_ASSERT(i >= e4b->bd_info->bb_first_free);
   if (fstart == -1) {
    fragments++;
    fstart = i;
   }
   continue;
  }
  fstart = -1;
  /* check used bits only */
  for (j = 0; j < e4b->bd_blkbits + 1; j++) {
   buddy2 = mb_find_buddy(e4b, j, &max2);
   k = i >> j;
   MB_CHECK_ASSERT(k < max2);
   MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k, buddy2));
  }
 }
 MB_CHECK_ASSERT(!EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(e4b->bd_info));
 MB_CHECK_ASSERT(e4b->bd_info->bb_fragments == fragments);

 grp = ext4_get_group_info(sb, e4b->bd_group);
 if (!grp)
  return;
 list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
  ext4_group_t groupnr;
  struct ext4_prealloc_space *pa;
  pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
  ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &groupnr, &k);
  MB_CHECK_ASSERT(groupnr == e4b->bd_group);
  for (i = 0; i < pa->pa_len; i++)
   MB_CHECK_ASSERT(mb_test_bit(k + i, buddy));
 }
}
#undef MB_CHECK_ASSERT
#define mb_check_buddy(e4b) __mb_check_buddy(e4b, \
     __FILE__, __func__, __LINE__)
#else
#define mb_check_buddy(e4b)
#endif

/*
 * Divide blocks started from @first with length @len into
 * smaller chunks with power of 2 blocks.
 * Clear the bits in bitmap which the blocks of the chunk(s) covered,
 * then increase bb_counters[] for corresponded chunk size.
 */
static void ext4_mb_mark_free_simple(struct super_block *sb,
    void *buddy, ext4_grpblk_t first, ext4_grpblk_t len,
     struct ext4_group_info *grp)
{
 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
 ext4_grpblk_t min;
 ext4_grpblk_t max;
 ext4_grpblk_t chunk;
 unsigned int border;

 BUG_ON(len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb));

 border = 2 << sb->s_blocksize_bits;

 while (len > 0) {
  /* find how many blocks can be covered since this position */
  max = ffs(first | border) - 1;

  /* find how many blocks of power 2 we need to mark */
  min = fls(len) - 1;

  if (max < min)
   min = max;
  chunk = 1 << min;

  /* mark multiblock chunks only */
  grp->bb_counters[min]++;
  if (min > 0)
   mb_clear_bit(first >> min,
         buddy + sbi->s_mb_offsets[min]);

  len -= chunk;
  first += chunk;
 }
}

static int mb_avg_fragment_size_order(struct super_block *sb, ext4_grpblk_t len)
{
 int order;

 /*
 * We don't bother with a special lists groups with only 1 block free
 * extents and for completely empty groups.
 */
 order = fls(len) - 2;
 if (order < 0)
  return 0;
 if (order == MB_NUM_ORDERS(sb))
  order--;
 if (WARN_ON_ONCE(order > MB_NUM_ORDERS(sb)))
  order = MB_NUM_ORDERS(sb) - 1;
 return order;
}

/* Move group to appropriate avg_fragment_size list */
static void
mb_update_avg_fragment_size(struct super_block *sb, struct ext4_group_info *grp)
{
 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
 int new, old;

 if (!test_opt2(sb, MB_OPTIMIZE_SCAN))
  return;

 old = grp->bb_avg_fragment_size_order;
 new = grp->bb_fragments == 0 ? -1 :
       mb_avg_fragment_size_order(sb, grp->bb_free / grp->bb_fragments);
 if (new == old)
  return;

 if (old >= 0)
  xa_erase(&sbi->s_mb_avg_fragment_size[old], grp->bb_group);

 grp->bb_avg_fragment_size_order = new;
 if (new >= 0) {
  /*
 * Cannot use __GFP_NOFAIL because we hold the group lock.
 * Although allocation for insertion may fails, it's not fatal
 * as we have linear traversal to fall back on.
 */
  int err = xa_insert(&sbi->s_mb_avg_fragment_size[new],
        grp->bb_group, grp, GFP_ATOMIC);
  if (err)
   mb_debug(sb, "insert group: %u to s_mb_avg_fragment_size[%d] failed, err %d",
     grp->bb_group, new, err);
 }
}

static int ext4_mb_scan_groups_xa_range(struct ext4_allocation_context *ac,
     struct xarray *xa,
     ext4_group_t start, ext4_group_t end)
{
 struct super_block *sb = ac->ac_sb;
 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
 enum criteria cr = ac->ac_criteria;
 ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
 unsigned long group = start;
 struct ext4_group_info *grp;

 if (WARN_ON_ONCE(end > ngroups || start >= end))
  return 0;

 xa_for_each_range(xa, group, grp, start, end - 1) {
  int err;

  if (sbi->s_mb_stats)
   atomic64_inc(&sbi->s_bal_cX_groups_considered[cr]);

  err = ext4_mb_scan_group(ac, grp->bb_group);
  if (err || ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE)
   return err;

  cond_resched();
 }

 return 0;
}

/*
 * Find a suitable group of given order from the largest free orders xarray.
 */
static inline int
ext4_mb_scan_groups_largest_free_order_range(struct ext4_allocation_context *ac,
          int order, ext4_group_t start,
          ext4_group_t end)
{
 struct xarray *xa = &EXT4_SB(ac->ac_sb)->s_mb_largest_free_orders[order];

 if (xa_empty(xa))
  return 0;

 return ext4_mb_scan_groups_xa_range(ac, xa, start, end);
}

/*
 * Choose next group by traversing largest_free_order lists. Updates *new_cr if
 * cr level needs an update.
 */
static int ext4_mb_scan_groups_p2_aligned(struct ext4_allocation_context *ac,
       ext4_group_t group)
{
 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
 int i;
 int ret = 0;
 ext4_group_t start, end;

 start = group;
 end = ext4_get_groups_count(ac->ac_sb);
wrap_around:
 for (i = ac->ac_2order; i < MB_NUM_ORDERS(ac->ac_sb); i++) {
  ret = ext4_mb_scan_groups_largest_free_order_range(ac, i,
           start, end);
  if (ret || ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE)
   return ret;
 }
 if (start) {
  end = start;
  start = 0;
  goto wrap_around;
 }

 if (sbi->s_mb_stats)
  atomic64_inc(&sbi->s_bal_cX_failed[ac->ac_criteria]);

 /* Increment cr and search again if no group is found */
 ac->ac_criteria = CR_GOAL_LEN_FAST;
 return ret;
}

/*
 * Find a suitable group of given order from the average fragments xarray.
 */
static int
ext4_mb_scan_groups_avg_frag_order_range(struct ext4_allocation_context *ac,
      int order, ext4_group_t start,
      ext4_group_t end)
{
 struct xarray *xa = &EXT4_SB(ac->ac_sb)->s_mb_avg_fragment_size[order];

 if (xa_empty(xa))
  return 0;

 return ext4_mb_scan_groups_xa_range(ac, xa, start, end);
}

/*
 * Choose next group by traversing average fragment size list of suitable
 * order. Updates *new_cr if cr level needs an update.
 */
static int ext4_mb_scan_groups_goal_fast(struct ext4_allocation_context *ac,
      ext4_group_t group)
{
 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
 int i, ret = 0;
 ext4_group_t start, end;

 start = group;
 end = ext4_get_groups_count(ac->ac_sb);
wrap_around:
 i = mb_avg_fragment_size_order(ac->ac_sb, ac->ac_g_ex.fe_len);
 for (; i < MB_NUM_ORDERS(ac->ac_sb); i++) {
  ret = ext4_mb_scan_groups_avg_frag_order_range(ac, i,
              start, end);
  if (ret || ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE)
   return ret;
 }
 if (start) {
  end = start;
  start = 0;
  goto wrap_around;
 }

 if (sbi->s_mb_stats)
  atomic64_inc(&sbi->s_bal_cX_failed[ac->ac_criteria]);
 /*
 * CR_BEST_AVAIL_LEN works based on the concept that we have
 * a larger normalized goal len request which can be trimmed to
 * a smaller goal len such that it can still satisfy original
 * request len. However, allocation request for non-regular
 * files never gets normalized.
 * See function ext4_mb_normalize_request() (EXT4_MB_HINT_DATA).
 */
 if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA)
  ac->ac_criteria = CR_BEST_AVAIL_LEN;
 else
  ac->ac_criteria = CR_GOAL_LEN_SLOW;

 return ret;
}

/*
 * We couldn't find a group in CR_GOAL_LEN_FAST so try to find the highest free fragment
 * order we have and proactively trim the goal request length to that order to
 * find a suitable group faster.
 *
 * This optimizes allocation speed at the cost of slightly reduced
 * preallocations. However, we make sure that we don't trim the request too
 * much and fall to CR_GOAL_LEN_SLOW in that case.
 */
static int ext4_mb_scan_groups_best_avail(struct ext4_allocation_context *ac,
       ext4_group_t group)
{
 int ret = 0;
 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
 int i, order, min_order;
 unsigned long num_stripe_clusters = 0;
 ext4_group_t start, end;

 /*
 * mb_avg_fragment_size_order() returns order in a way that makes
 * retrieving back the length using (1 << order) inaccurate. Hence, use
 * fls() instead since we need to know the actual length while modifying
 * goal length.
 */
 order = fls(ac->ac_g_ex.fe_len) - 1;
 if (WARN_ON_ONCE(order - 1 > MB_NUM_ORDERS(ac->ac_sb)))
  order = MB_NUM_ORDERS(ac->ac_sb);
 min_order = order - sbi->s_mb_best_avail_max_trim_order;
 if (min_order < 0)
  min_order = 0;

 if (sbi->s_stripe > 0) {
  /*
 * We are assuming that stripe size is always a multiple of
 * cluster ratio otherwise __ext4_fill_super exists early.
 */
  num_stripe_clusters = EXT4_NUM_B2C(sbi, sbi->s_stripe);
  if (1 << min_order < num_stripe_clusters)
   /*
 * We consider 1 order less because later we round
 * up the goal len to num_stripe_clusters
 */
   min_order = fls(num_stripe_clusters) - 1;
 }

 if (1 << min_order < ac->ac_o_ex.fe_len)
  min_order = fls(ac->ac_o_ex.fe_len);

 start = group;
 end = ext4_get_groups_count(ac->ac_sb);
wrap_around:
 for (i = order; i >= min_order; i--) {
  int frag_order;
  /*
 * Scale down goal len to make sure we find something
 * in the free fragments list. Basically, reduce
 * preallocations.
 */
  ac->ac_g_ex.fe_len = 1 << i;

  if (num_stripe_clusters > 0) {
   /*
 * Try to round up the adjusted goal length to
 * stripe size (in cluster units) multiple for
 * efficiency.
 */
   ac->ac_g_ex.fe_len = roundup(ac->ac_g_ex.fe_len,
           num_stripe_clusters);
  }

  frag_order = mb_avg_fragment_size_order(ac->ac_sb,
       ac->ac_g_ex.fe_len);

  ret = ext4_mb_scan_groups_avg_frag_order_range(ac, frag_order,
              start, end);
  if (ret || ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE)
   return ret;
 }
 if (start) {
  end = start;
  start = 0;
  goto wrap_around;
 }

 /* Reset goal length to original goal length before falling into CR_GOAL_LEN_SLOW */
 ac->ac_g_ex.fe_len = ac->ac_orig_goal_len;
 if (sbi->s_mb_stats)
  atomic64_inc(&sbi->s_bal_cX_failed[ac->ac_criteria]);
 ac->ac_criteria = CR_GOAL_LEN_SLOW;

 return ret;
}

static inline int should_optimize_scan(struct ext4_allocation_context *ac)
{
 if (unlikely(!test_opt2(ac->ac_sb, MB_OPTIMIZE_SCAN)))
  return 0;
 if (ac->ac_criteria >= CR_GOAL_LEN_SLOW)
  return 0;
 if (!ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS))
  return 0;
 return 1;
}

/*
 * next linear group for allocation.
 */
static void next_linear_group(ext4_group_t *group, ext4_group_t ngroups)
{
 /*
 * Artificially restricted ngroups for non-extent
 * files makes group > ngroups possible on first loop.
 */
 *group =  *group + 1 >= ngroups ? 0 : *group + 1;
}

static int ext4_mb_scan_groups_linear(struct ext4_allocation_context *ac,
  ext4_group_t ngroups, ext4_group_t *start, ext4_group_t count)
{
 int ret, i;
 enum criteria cr = ac->ac_criteria;
 struct super_block *sb = ac->ac_sb;
 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
 ext4_group_t group = *start;

 for (i = 0; i < count; i++, next_linear_group(&group, ngroups)) {
  ret = ext4_mb_scan_group(ac, group);
  if (ret || ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE)
   return ret;
  cond_resched();
 }

 *start = group;
 if (count == ngroups)
  ac->ac_criteria++;

 /* Processed all groups and haven't found blocks */
 if (sbi->s_mb_stats && i == ngroups)
  atomic64_inc(&sbi->s_bal_cX_failed[cr]);

 return 0;
}

static int ext4_mb_scan_groups(struct ext4_allocation_context *ac)
{
 int ret = 0;
 ext4_group_t start;
 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
 ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(ac->ac_sb);

 /* non-extent files are limited to low blocks/groups */
 if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)))
  ngroups = sbi->s_blockfile_groups;

 /* searching for the right group start from the goal value specified */
 start = ac->ac_g_ex.fe_group;
 ac->ac_prefetch_grp = start;
 ac->ac_prefetch_nr = 0;

 if (!should_optimize_scan(ac))
  return ext4_mb_scan_groups_linear(ac, ngroups, &start, ngroups);

 /*
 * Optimized scanning can return non adjacent groups which can cause
 * seek overhead for rotational disks. So try few linear groups before
 * trying optimized scan.
 */
 if (sbi->s_mb_max_linear_groups)
  ret = ext4_mb_scan_groups_linear(ac, ngroups, &start,
       sbi->s_mb_max_linear_groups);
 if (ret || ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE)
  return ret;

 switch (ac->ac_criteria) {
 case CR_POWER2_ALIGNED:
  return ext4_mb_scan_groups_p2_aligned(ac, start);
 case CR_GOAL_LEN_FAST:
  return ext4_mb_scan_groups_goal_fast(ac, start);
 case CR_BEST_AVAIL_LEN:
  return ext4_mb_scan_groups_best_avail(ac, start);
 default:
  /*
 * TODO: For CR_GOAL_LEN_SLOW, we can arrange groups in an
 * rb tree sorted by bb_free. But until that happens, we should
 * never come here.
 */
  WARN_ON(1);
 }

 return 0;
}

/*
 * Cache the order of the largest free extent we have available in this block
 * group.
 */
static void
mb_set_largest_free_order(struct super_block *sb, struct ext4_group_info *grp)
{
 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
 int new, old = grp->bb_largest_free_order;

 for (new = MB_NUM_ORDERS(sb) - 1; new >= 0; new--)
  if (grp->bb_counters[new] > 0)
   break;

 /* No need to move between order lists? */
 if (new == old)
  return;

 if (old >= 0) {
  struct xarray *xa = &sbi->s_mb_largest_free_orders[old];

  if (!xa_empty(xa) && xa_load(xa, grp->bb_group))
   xa_erase(xa, grp->bb_group);
 }

 grp->bb_largest_free_order = new;
 if (test_opt2(sb, MB_OPTIMIZE_SCAN) && new >= 0 && grp->bb_free) {
  /*
 * Cannot use __GFP_NOFAIL because we hold the group lock.
 * Although allocation for insertion may fails, it's not fatal
 * as we have linear traversal to fall back on.
 */
  int err = xa_insert(&sbi->s_mb_largest_free_orders[new],
        grp->bb_group, grp, GFP_ATOMIC);
  if (err)
   mb_debug(sb, "insert group: %u to s_mb_largest_free_orders[%d] failed, err %d",
     grp->bb_group, new, err);
 }
}

static noinline_for_stack
void ext4_mb_generate_buddy(struct super_block *sb,
       void *buddy, void *bitmap, ext4_group_t group,
       struct ext4_group_info *grp)
{
 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
 ext4_grpblk_t max = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
 ext4_grpblk_t i = 0;
 ext4_grpblk_t first;
 ext4_grpblk_t len;
 unsigned free = 0;
 unsigned fragments = 0;
 unsigned long long period = get_cycles();

 /* initialize buddy from bitmap which is aggregation
 * of on-disk bitmap and preallocations */
 i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, 0);
 grp->bb_first_free = i;
 while (i < max) {
  fragments++;
  first = i;
  i = mb_find_next_bit(bitmap, max, i);
  len = i - first;
  free += len;
  if (len > 1)
   ext4_mb_mark_free_simple(sb, buddy, first, len, grp);
  else
   grp->bb_counters[0]++;
  if (i < max)
   i = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max, i);
 }
 grp->bb_fragments = fragments;

 if (free != grp->bb_free) {
  ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0,
          "block bitmap and bg descriptor "
          "inconsistent: %u vs %u free clusters",
          free, grp->bb_free);
  /*
 * If we intend to continue, we consider group descriptor
 * corrupt and update bb_free using bitmap value
 */
  grp->bb_free = free;
  ext4_mark_group_bitmap_corrupted(sb, group,
     EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT);
 }
 mb_set_largest_free_order(sb, grp);
 mb_update_avg_fragment_size(sb, grp);

 clear_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT, &(grp->bb_state));

 period = get_cycles() - period;
 atomic_inc(&sbi->s_mb_buddies_generated);
 atomic64_add(period, &sbi->s_mb_generation_time);
}

static void mb_regenerate_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
{
 int count;
 int order = 1;
 void *buddy;

 while ((buddy = mb_find_buddy(e4b, order++, &count)))
  mb_set_bits(buddy, 0, count);

 e4b->bd_info->bb_fragments = 0;
 memset(e4b->bd_info->bb_counters, 0,
  sizeof(*e4b->bd_info->bb_counters) *
  (e4b->bd_sb->s_blocksize_bits + 2));

 ext4_mb_generate_buddy(e4b->bd_sb, e4b->bd_buddy,
  e4b->bd_bitmap, e4b->bd_group, e4b->bd_info);
}

/* The buddy information is attached the buddy cache inode
 * for convenience. The information regarding each group
 * is loaded via ext4_mb_load_buddy. The information involve
 * block bitmap and buddy information. The information are
 * stored in the inode as
 *
 * {                        page                        }
 * [ group 0 bitmap][ group 0 buddy] [group 1][ group 1]...
 *
 *
 * one block each for bitmap and buddy information.
 * So for each group we take up 2 blocks. A page can
 * contain blocks_per_page (PAGE_SIZE / blocksize)  blocks.
 * So it can have information regarding groups_per_page which
 * is blocks_per_page/2
 *
 * Locking note:  This routine takes the block group lock of all groups
 * for this page; do not hold this lock when calling this routine!
 */

static int ext4_mb_init_cache(struct folio *folio, char *incore, gfp_t gfp)
{
 ext4_group_t ngroups;
 unsigned int blocksize;
 int blocks_per_page;
 int groups_per_page;
 int err = 0;
 int i;
 ext4_group_t first_group, group;
 int first_block;
 struct super_block *sb;
 struct buffer_head *bhs;
 struct buffer_head **bh = NULL;
 struct inode *inode;
 char *data;
 char *bitmap;
 struct ext4_group_info *grinfo;

 inode = folio->mapping->host;
 sb = inode->i_sb;
 ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
 blocksize = i_blocksize(inode);
 blocks_per_page = PAGE_SIZE / blocksize;

 mb_debug(sb, "init folio %lu\n", folio->index);

 groups_per_page = blocks_per_page >> 1;
 if (groups_per_page == 0)
  groups_per_page = 1;

 /* allocate buffer_heads to read bitmaps */
 if (groups_per_page > 1) {
  i = sizeof(struct buffer_head *) * groups_per_page;
  bh = kzalloc(i, gfp);
  if (bh == NULL)
   return -ENOMEM;
 } else
  bh = &bhs;

 first_group = folio->index * blocks_per_page / 2;

 /* read all groups the folio covers into the cache */
 for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
  if (group >= ngroups)
   break;

  grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
  if (!grinfo)
   continue;
  /*
 * If page is uptodate then we came here after online resize
 * which added some new uninitialized group info structs, so
 * we must skip all initialized uptodate buddies on the folio,
 * which may be currently in use by an allocating task.
 */
  if (folio_test_uptodate(folio) &&
    !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo)) {
   bh[i] = NULL;
   continue;
  }
  bh[i] = ext4_read_block_bitmap_nowait(sb, group, false);
  if (IS_ERR(bh[i])) {
   err = PTR_ERR(bh[i]);
   bh[i] = NULL;
   goto out;
  }
  mb_debug(sb, "read bitmap for group %u\n", group);
 }

 /* wait for I/O completion */
 for (i = 0, group = first_group; i < groups_per_page; i++, group++) {
  int err2;

  if (!bh[i])
   continue;
  err2 = ext4_wait_block_bitmap(sb, group, bh[i]);
  if (!err)
   err = err2;
 }

 first_block = folio->index * blocks_per_page;
 for (i = 0; i < blocks_per_page; i++) {
  group = (first_block + i) >> 1;
  if (group >= ngroups)
   break;

  if (!bh[group - first_group])
   /* skip initialized uptodate buddy */
   continue;

  if (!buffer_verified(bh[group - first_group]))
   /* Skip faulty bitmaps */
   continue;
  err = 0;

  /*
 * data carry information regarding this
 * particular group in the format specified
 * above
 *
 */
  data = folio_address(folio) + (i * blocksize);
  bitmap = bh[group - first_group]->b_data;

  /*
 * We place the buddy block and bitmap block
 * close together
 */
  grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
  if (!grinfo) {
   err = -EFSCORRUPTED;
          goto out;
  }
  if ((first_block + i) & 1) {
   /* this is block of buddy */
   BUG_ON(incore == NULL);
   mb_debug(sb, "put buddy for group %u in folio %lu/%x\n",
    group, folio->index, i * blocksize);
   trace_ext4_mb_buddy_bitmap_load(sb, group);
   grinfo->bb_fragments = 0;
   memset(grinfo->bb_counters, 0,
          sizeof(*grinfo->bb_counters) *
          (MB_NUM_ORDERS(sb)));
   /*
 * incore got set to the group block bitmap below
 */
   ext4_lock_group(sb, group);
   /* init the buddy */
   memset(data, 0xff, blocksize);
   ext4_mb_generate_buddy(sb, data, incore, group, grinfo);
   ext4_unlock_group(sb, group);
   incore = NULL;
  } else {
   /* this is block of bitmap */
   BUG_ON(incore != NULL);
   mb_debug(sb, "put bitmap for group %u in folio %lu/%x\n",
    group, folio->index, i * blocksize);
   trace_ext4_mb_bitmap_load(sb, group);

   /* see comments in ext4_mb_put_pa() */
   ext4_lock_group(sb, group);
   memcpy(data, bitmap, blocksize);

   /* mark all preallocated blks used in in-core bitmap */
   ext4_mb_generate_from_pa(sb, data, group);
   WARN_ON_ONCE(!RB_EMPTY_ROOT(&grinfo->bb_free_root));
   ext4_unlock_group(sb, group);

   /* set incore so that the buddy information can be
 * generated using this
 */
   incore = data;
  }
 }
 folio_mark_uptodate(folio);

out:
 if (bh) {
  for (i = 0; i < groups_per_page; i++)
   brelse(bh[i]);
  if (bh != &bhs)
   kfree(bh);
 }
 return err;
}

/*
 * Lock the buddy and bitmap pages. This make sure other parallel init_group
 * on the same buddy page doesn't happen whild holding the buddy page lock.
 * Return locked buddy and bitmap pages on e4b struct. If buddy and bitmap
 * are on the same page e4b->bd_buddy_folio is NULL and return value is 0.
 */
static int ext4_mb_get_buddy_page_lock(struct super_block *sb,
  ext4_group_t group, struct ext4_buddy *e4b, gfp_t gfp)
{
 struct inode *inode = EXT4_SB(sb)->s_buddy_cache;
 int block, pnum, poff;
 int blocks_per_page;
 struct folio *folio;

 e4b->bd_buddy_folio = NULL;
 e4b->bd_bitmap_folio = NULL;

 blocks_per_page = PAGE_SIZE / sb->s_blocksize;
 /*
 * the buddy cache inode stores the block bitmap
 * and buddy information in consecutive blocks.
 * So for each group we need two blocks.
 */
 block = group * 2;
 pnum = block / blocks_per_page;
 poff = block % blocks_per_page;
 folio = __filemap_get_folio(inode->i_mapping, pnum,
   FGP_LOCK | FGP_ACCESSED | FGP_CREAT, gfp);
 if (IS_ERR(folio))
  return PTR_ERR(folio);
 BUG_ON(folio->mapping != inode->i_mapping);
 e4b->bd_bitmap_folio = folio;
 e4b->bd_bitmap = folio_address(folio) + (poff * sb->s_blocksize);

 if (blocks_per_page >= 2) {
  /* buddy and bitmap are on the same page */
  return 0;
 }

 /* blocks_per_page == 1, hence we need another page for the buddy */
 folio = __filemap_get_folio(inode->i_mapping, block + 1,
   FGP_LOCK | FGP_ACCESSED | FGP_CREAT, gfp);
 if (IS_ERR(folio))
  return PTR_ERR(folio);
 BUG_ON(folio->mapping != inode->i_mapping);
 e4b->bd_buddy_folio = folio;
 return 0;
}

static void ext4_mb_put_buddy_page_lock(struct ext4_buddy *e4b)
{
 if (e4b->bd_bitmap_folio) {
  folio_unlock(e4b->bd_bitmap_folio);
  folio_put(e4b->bd_bitmap_folio);
 }
 if (e4b->bd_buddy_folio) {
  folio_unlock(e4b->bd_buddy_folio);
  folio_put(e4b->bd_buddy_folio);
 }
}

/*
 * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
 * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
 * calling this routine!
 */
static noinline_for_stack
int ext4_mb_init_group(struct super_block *sb, ext4_group_t group, gfp_t gfp)
{

 struct ext4_group_info *this_grp;
 struct ext4_buddy e4b;
 struct folio *folio;
 int ret = 0;

 might_sleep();
 mb_debug(sb, "init group %u\n", group);
 this_grp = ext4_get_group_info(sb, group);
 if (!this_grp)
  return -EFSCORRUPTED;

 /*
 * This ensures that we don't reinit the buddy cache
 * page which map to the group from which we are already
 * allocating. If we are looking at the buddy cache we would
 * have taken a reference using ext4_mb_load_buddy and that
 * would have pinned buddy page to page cache.
 * The call to ext4_mb_get_buddy_page_lock will mark the
 * page accessed.
 */
 ret = ext4_mb_get_buddy_page_lock(sb, group, &e4b, gfp);
 if (ret || !EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(this_grp)) {
  /*
 * somebody initialized the group
 * return without doing anything
 */
  goto err;
 }

 folio = e4b.bd_bitmap_folio;
 ret = ext4_mb_init_cache(folio, NULL, gfp);
 if (ret)
  goto err;
 if (!folio_test_uptodate(folio)) {
  ret = -EIO;
  goto err;
 }

 if (e4b.bd_buddy_folio == NULL) {
  /*
 * If both the bitmap and buddy are in
 * the same page we don't need to force
 * init the buddy
 */
  ret = 0;
  goto err;
 }
 /* init buddy cache */
 folio = e4b.bd_buddy_folio;
 ret = ext4_mb_init_cache(folio, e4b.bd_bitmap, gfp);
 if (ret)
  goto err;
 if (!folio_test_uptodate(folio)) {
  ret = -EIO;
  goto err;
 }
err:
 ext4_mb_put_buddy_page_lock(&e4b);
 return ret;
}

/*
 * Locking note:  This routine calls ext4_mb_init_cache(), which takes the
 * block group lock of all groups for this page; do not hold the BG lock when
 * calling this routine!
 */
static noinline_for_stack int
ext4_mb_load_buddy_gfp(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
         struct ext4_buddy *e4b, gfp_t gfp)
{
 int blocks_per_page;
 int block;
 int pnum;
 int poff;
 struct folio *folio;
 int ret;
 struct ext4_group_info *grp;
 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
 struct inode *inode = sbi->s_buddy_cache;

 might_sleep();
 mb_debug(sb, "load group %u\n", group);

 blocks_per_page = PAGE_SIZE / sb->s_blocksize;
 grp = ext4_get_group_info(sb, group);
 if (!grp)
  return -EFSCORRUPTED;

 e4b->bd_blkbits = sb->s_blocksize_bits;
 e4b->bd_info = grp;
 e4b->bd_sb = sb;
 e4b->bd_group = group;
 e4b->bd_buddy_folio = NULL;
 e4b->bd_bitmap_folio = NULL;

 if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
  /*
 * we need full data about the group
 * to make a good selection
 */
  ret = ext4_mb_init_group(sb, group, gfp);
  if (ret)
   return ret;
 }

 /*
 * the buddy cache inode stores the block bitmap
 * and buddy information in consecutive blocks.
 * So for each group we need two blocks.
 */
 block = group * 2;
 pnum = block / blocks_per_page;
 poff = block % blocks_per_page;

 /* Avoid locking the folio in the fast path ... */
 folio = __filemap_get_folio(inode->i_mapping, pnum, FGP_ACCESSED, 0);
 if (IS_ERR(folio) || !folio_test_uptodate(folio)) {
  if (!IS_ERR(folio))
   /*
 * drop the folio reference and try
 * to get the folio with lock. If we
 * are not uptodate that implies
 * somebody just created the folio but
 * is yet to initialize it. So
 * wait for it to initialize.
 */
   folio_put(folio);
  folio = __filemap_get_folio(inode->i_mapping, pnum,
    FGP_LOCK | FGP_ACCESSED | FGP_CREAT, gfp);
  if (!IS_ERR(folio)) {
   if (WARN_RATELIMIT(folio->mapping != inode->i_mapping,
 "ext4: bitmap's mapping != inode->i_mapping\n")) {
    /* should never happen */
    folio_unlock(folio);
    ret = -EINVAL;
    goto err;
   }
   if (!folio_test_uptodate(folio)) {
    ret = ext4_mb_init_cache(folio, NULL, gfp);
    if (ret) {
     folio_unlock(folio);
     goto err;
    }
    mb_cmp_bitmaps(e4b, folio_address(folio) +
            (poff * sb->s_blocksize));
   }
   folio_unlock(folio);
  }
 }
 if (IS_ERR(folio)) {
  ret = PTR_ERR(folio);
  goto err;
 }
 if (!folio_test_uptodate(folio)) {
  ret = -EIO;
  goto err;
 }

 /* Folios marked accessed already */
 e4b->bd_bitmap_folio = folio;
 e4b->bd_bitmap = folio_address(folio) + (poff * sb->s_blocksize);

 block++;
 pnum = block / blocks_per_page;
 poff = block % blocks_per_page;

 folio = __filemap_get_folio(inode->i_mapping, pnum, FGP_ACCESSED, 0);
 if (IS_ERR(folio) || !folio_test_uptodate(folio)) {
  if (!IS_ERR(folio))
   folio_put(folio);
  folio = __filemap_get_folio(inode->i_mapping, pnum,
    FGP_LOCK | FGP_ACCESSED | FGP_CREAT, gfp);
  if (!IS_ERR(folio)) {
   if (WARN_RATELIMIT(folio->mapping != inode->i_mapping,
 "ext4: buddy bitmap's mapping != inode->i_mapping\n")) {
    /* should never happen */
    folio_unlock(folio);
    ret = -EINVAL;
    goto err;
   }
   if (!folio_test_uptodate(folio)) {
    ret = ext4_mb_init_cache(folio, e4b->bd_bitmap,
        gfp);
    if (ret) {
     folio_unlock(folio);
     goto err;
    }
   }
   folio_unlock(folio);
  }
 }
 if (IS_ERR(folio)) {
  ret = PTR_ERR(folio);
  goto err;
 }
 if (!folio_test_uptodate(folio)) {
  ret = -EIO;
  goto err;
 }

 /* Folios marked accessed already */
 e4b->bd_buddy_folio = folio;
 e4b->bd_buddy = folio_address(folio) + (poff * sb->s_blocksize);

 return 0;

err:
 if (!IS_ERR_OR_NULL(folio))
  folio_put(folio);
 if (e4b->bd_bitmap_folio)
  folio_put(e4b->bd_bitmap_folio);

 e4b->bd_buddy = NULL;
 e4b->bd_bitmap = NULL;
 return ret;
}

static int ext4_mb_load_buddy(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
         struct ext4_buddy *e4b)
{
 return ext4_mb_load_buddy_gfp(sb, group, e4b, GFP_NOFS);
}

static void ext4_mb_unload_buddy(struct ext4_buddy *e4b)
{
 if (e4b->bd_bitmap_folio)
  folio_put(e4b->bd_bitmap_folio);
 if (e4b->bd_buddy_folio)
  folio_put(e4b->bd_buddy_folio);
}


static int mb_find_order_for_block(struct ext4_buddy *e4b, int block)
{
 int order = 1, max;
 void *bb;

 BUG_ON(e4b->bd_bitmap == e4b->bd_buddy);
 BUG_ON(block >= (1 << (e4b->bd_blkbits + 3)));

 while (order <= e4b->bd_blkbits + 1) {
  bb = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
  if (!mb_test_bit(block >> order, bb)) {
   /* this block is part of buddy of order 'order' */
   return order;
  }
  order++;
 }
 return 0;
}

static void mb_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
{
 __u32 *addr;

 len = cur + len;
 while (cur < len) {
  if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
   /* fast path: clear whole word at once */
   addr = bm + (cur >> 3);
   *addr = 0;
   cur += 32;
   continue;
  }
  mb_clear_bit(cur, bm);
  cur++;
 }
}

/* clear bits in given range
 * will return first found zero bit if any, -1 otherwise
 */
static int mb_test_and_clear_bits(void *bm, int cur, int len)
{
 __u32 *addr;
 int zero_bit = -1;

 len = cur + len;
 while (cur < len) {
  if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
   /* fast path: clear whole word at once */
   addr = bm + (cur >> 3);
   if (*addr != (__u32)(-1) && zero_bit == -1)
    zero_bit = cur + mb_find_next_zero_bit(addr, 32, 0);
   *addr = 0;
   cur += 32;
   continue;
  }
  if (!mb_test_and_clear_bit(cur, bm) && zero_bit == -1)
   zero_bit = cur;
  cur++;
 }

 return zero_bit;
}

void mb_set_bits(void *bm, int cur, int len)
{
 __u32 *addr;

 len = cur + len;
 while (cur < len) {
  if ((cur & 31) == 0 && (len - cur) >= 32) {
   /* fast path: set whole word at once */
   addr = bm + (cur >> 3);
   *addr = 0xffffffff;
   cur += 32;
   continue;
  }
  mb_set_bit(cur, bm);
  cur++;
 }
}

static inline int mb_buddy_adjust_border(int* bit, void* bitmap, int side)
{
 if (mb_test_bit(*bit + side, bitmap)) {
  mb_clear_bit(*bit, bitmap);
  (*bit) -= side;
  return 1;
 }
 else {
  (*bit) += side;
  mb_set_bit(*bit, bitmap);
  return -1;
 }
}

static void mb_buddy_mark_free(struct ext4_buddy *e4b, int first, int last)
{
 int max;
 int order = 1;
 void *buddy = mb_find_buddy(e4b, order, &max);

 while (buddy) {
  void *buddy2;

  /* Bits in range [first; last] are known to be set since
 * corresponding blocks were allocated. Bits in range
 * (first; last) will stay set because they form buddies on
 * upper layer. We just deal with borders if they don't
 * align with upper layer and then go up.
 * Releasing entire group is all about clearing
 * single bit of highest order buddy.
 */

  /* Example:
 * ---------------------------------
 * |   1   |   1   |   1   |   1   |
 * ---------------------------------
 * | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
 * ---------------------------------
 *   0   1   2   3   4   5   6   7
 *      \_____________________/
 *
 * Neither [1] nor [6] is aligned to above layer.
 * Left neighbour [0] is free, so mark it busy,
 * decrease bb_counters and extend range to
 * [0; 6]
 * Right neighbour [7] is busy. It can't be coaleasced with [6], so
 * mark [6] free, increase bb_counters and shrink range to
 * [0; 5].
 * Then shift range to [0; 2], go up and do the same.
 */


  if (first & 1)
   e4b->bd_info->bb_counters[order] += mb_buddy_adjust_border(&first, buddy, -1);
  if (!(last & 1))
   e4b->bd_info->bb_counters[order] += mb_buddy_adjust_border(&last, buddy, 1);
  if (first > last)
   break;
  order++;

  buddy2 = mb_find_buddy(e4b, order, &max);
  if (!buddy2) {
   mb_clear_bits(buddy, first, last - first + 1);
   e4b->bd_info->bb_counters[order - 1] += last - first + 1;
   break;
  }
  first >>= 1;
  last >>= 1;
  buddy = buddy2;
 }
}

static void mb_free_blocks(struct inode *inode, struct ext4_buddy *e4b,
      int first, int count)
{
 int left_is_free = 0;
 int right_is_free = 0;
 int block;
 int last = first + count - 1;
 struct super_block *sb = e4b->bd_sb;

 if (WARN_ON(count == 0))
  return;
 BUG_ON(last >= (sb->s_blocksize << 3));
 assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group));
 /* Don't bother if the block group is corrupt. */
 if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info)))
  return;

 mb_check_buddy(e4b);
 mb_free_blocks_double(inode, e4b, first, count);

 /* access memory sequentially: check left neighbour,
 * clear range and then check right neighbour
 */
 if (first != 0)
  left_is_free = !mb_test_bit(first - 1, e4b->bd_bitmap);
 block = mb_test_and_clear_bits(e4b->bd_bitmap, first, count);
 if (last + 1 < EXT4_SB(sb)->s_mb_maxs[0])
  right_is_free = !mb_test_bit(last + 1, e4b->bd_bitmap);

 if (unlikely(block != -1)) {
  struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
  ext4_fsblk_t blocknr;

  /*
 * Fastcommit replay can free already freed blocks which
 * corrupts allocation info. Regenerate it.
 */
  if (sbi->s_mount_state & EXT4_FC_REPLAY) {
   mb_regenerate_buddy(e4b);
   goto check;
  }

  blocknr = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);
  blocknr += EXT4_C2B(sbi, block);
  ext4_mark_group_bitmap_corrupted(sb, e4b->bd_group,
    EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT);
  ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group,
          inode ? inode->i_ino : 0, blocknr,
          "freeing already freed block (bit %u); block bitmap corrupt.",
          block);
  return;
 }

 this_cpu_inc(discard_pa_seq);
 e4b->bd_info->bb_free += count;
 if (first < e4b->bd_info->bb_first_free)
  e4b->bd_info->bb_first_free = first;

 /* let's maintain fragments counter */
 if (left_is_free && right_is_free)
  e4b->bd_info->bb_fragments--;
 else if (!left_is_free && !right_is_free)
  e4b->bd_info->bb_fragments++;

 /* buddy[0] == bd_bitmap is a special case, so handle
 * it right away and let mb_buddy_mark_free stay free of
 * zero order checks.
 * Check if neighbours are to be coaleasced,
 * adjust bitmap bb_counters and borders appropriately.
 */
 if (first & 1) {
  first += !left_is_free;
  e4b->bd_info->bb_counters[0] += left_is_free ? -1 : 1;
 }
 if (!(last & 1)) {
  last -= !right_is_free;
  e4b->bd_info->bb_counters[0] += right_is_free ? -1 : 1;
 }

 if (first <= last)
  mb_buddy_mark_free(e4b, first >> 1, last >> 1);

 mb_set_largest_free_order(sb, e4b->bd_info);
 mb_update_avg_fragment_size(sb, e4b->bd_info);
check:
 mb_check_buddy(e4b);
}

static int mb_find_extent(struct ext4_buddy *e4b, int block,
    int needed, struct ext4_free_extent *ex)
{
 int max, order, next;
 void *buddy;

 assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
 BUG_ON(ex == NULL);

 buddy = mb_find_buddy(e4b, 0, &max);
 BUG_ON(buddy == NULL);
 BUG_ON(block >= max);
 if (mb_test_bit(block, buddy)) {
  ex->fe_len = 0;
  ex->fe_start = 0;
  ex->fe_group = 0;
  return 0;
 }

 /* find actual order */
 order = mb_find_order_for_block(e4b, block);

 ex->fe_len = (1 << order) - (block & ((1 << order) - 1));
 ex->fe_start = block;
 ex->fe_group = e4b->bd_group;

 block = block >> order;

 while (needed > ex->fe_len &&
        mb_find_buddy(e4b, order, &max)) {

  if (block + 1 >= max)
   break;

  next = (block + 1) * (1 << order);
  if (mb_test_bit(next, e4b->bd_bitmap))
   break;

  order = mb_find_order_for_block(e4b, next);

  block = next >> order;
  ex->fe_len += 1 << order;
 }

 if (ex->fe_start + ex->fe_len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(e4b->bd_sb)) {
  /* Should never happen! (but apparently sometimes does?!?) */
  WARN_ON(1);
  ext4_grp_locked_error(e4b->bd_sb, e4b->bd_group, 0, 0,
   "corruption or bug in mb_find_extent "
   "block=%d, order=%d needed=%d ex=%u/%d/%d@%u",
   block, order, needed, ex->fe_group, ex->fe_start,
   ex->fe_len, ex->fe_logical);
  ex->fe_len = 0;
  ex->fe_start = 0;
  ex->fe_group = 0;
 }
 return ex->fe_len;
}

static int mb_mark_used(struct ext4_buddy *e4b, struct ext4_free_extent *ex)
{
 int ord;
 int mlen = 0;
 int max = 0;
 int start = ex->fe_start;
 int len = ex->fe_len;
 unsigned ret = 0;
 int len0 = len;
 void *buddy;
 int ord_start, ord_end;

 BUG_ON(start + len > (e4b->bd_sb->s_blocksize << 3));
 BUG_ON(e4b->bd_group != ex->fe_group);
 assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(e4b->bd_sb, e4b->bd_group));
 mb_check_buddy(e4b);
 mb_mark_used_double(e4b, start, len);

 this_cpu_inc(discard_pa_seq);
 e4b->bd_info->bb_free -= len;
 if (e4b->bd_info->bb_first_free == start)
  e4b->bd_info->bb_first_free += len;

 /* let's maintain fragments counter */
 if (start != 0)
  mlen = !mb_test_bit(start - 1, e4b->bd_bitmap);
 if (start + len < EXT4_SB(e4b->bd_sb)->s_mb_maxs[0])
  max = !mb_test_bit(start + len, e4b->bd_bitmap);
 if (mlen && max)
  e4b->bd_info->bb_fragments++;
 else if (!mlen && !max)
  e4b->bd_info->bb_fragments--;

 /* let's maintain buddy itself */
 while (len) {
  ord = mb_find_order_for_block(e4b, start);

  if (((start >> ord) << ord) == start && len >= (1 << ord)) {
   /* the whole chunk may be allocated at once! */
   mlen = 1 << ord;
   buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
   BUG_ON((start >> ord) >= max);
   mb_set_bit(start >> ord, buddy);
   e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;
   start += mlen;
   len -= mlen;
   BUG_ON(len < 0);
   continue;
  }

  /* store for history */
  if (ret == 0)
   ret = len | (ord << 16);

  BUG_ON(ord <= 0);
  buddy = mb_find_buddy(e4b, ord, &max);
  mb_set_bit(start >> ord, buddy);
  e4b->bd_info->bb_counters[ord]--;

  ord_start = (start >> ord) << ord;
  ord_end = ord_start + (1 << ord);
  /* first chunk */
  if (start > ord_start)
   ext4_mb_mark_free_simple(e4b->bd_sb, e4b->bd_buddy,
       ord_start, start - ord_start,
       e4b->bd_info);

  /* last chunk */
  if (start + len < ord_end) {
   ext4_mb_mark_free_simple(e4b->bd_sb, e4b->bd_buddy,
       start + len,
       ord_end - (start + len),
       e4b->bd_info);
   break;
  }
  len = start + len - ord_end;
  start = ord_end;
 }
 mb_set_largest_free_order(e4b->bd_sb, e4b->bd_info);

 mb_update_avg_fragment_size(e4b->bd_sb, e4b->bd_info);
 mb_set_bits(e4b->bd_bitmap, ex->fe_start, len0);
 mb_check_buddy(e4b);

 return ret;
}

/*
 * Must be called under group lock!
 */
static void ext4_mb_use_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
     struct ext4_buddy *e4b)
{
 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
 int ret;

 BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_group != e4b->bd_group);
 BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);

 ac->ac_b_ex.fe_len = min(ac->ac_b_ex.fe_len, ac->ac_g_ex.fe_len);
 ac->ac_b_ex.fe_logical = ac->ac_g_ex.fe_logical;
 ret = mb_mark_used(e4b, &ac->ac_b_ex);

 /* preallocation can change ac_b_ex, thus we store actually
 * allocated blocks for history */
 ac->ac_f_ex = ac->ac_b_ex;

 ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
 ac->ac_tail = ret & 0xffff;
 ac->ac_buddy = ret >> 16;

 /*
 * take the page reference. We want the page to be pinned
 * so that we don't get a ext4_mb_init_cache_call for this
 * group until we update the bitmap. That would mean we
 * double allocate blocks. The reference is dropped
 * in ext4_mb_release_context
 */
 ac->ac_bitmap_folio = e4b->bd_bitmap_folio;
 folio_get(ac->ac_bitmap_folio);
 ac->ac_buddy_folio = e4b->bd_buddy_folio;
 folio_get(ac->ac_buddy_folio);
 /* store last allocated for subsequent stream allocation */
 if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
  int hash = ac->ac_inode->i_ino % sbi->s_mb_nr_global_goals;

  WRITE_ONCE(sbi->s_mb_last_groups[hash], ac->ac_f_ex.fe_group);
 }

 /*
 * As we've just preallocated more space than
 * user requested originally, we store allocated
 * space in a special descriptor.
 */
 if (ac->ac_o_ex.fe_len < ac->ac_b_ex.fe_len)
  ext4_mb_new_preallocation(ac);

}

static void ext4_mb_check_limits(struct ext4_allocation_context *ac,
     struct ext4_buddy *e4b,
     int finish_group)
{
 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
 struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
 struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;

 if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
  return;
 /*
 * We don't want to scan for a whole year
 */
 if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan &&
   !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
  ac->ac_status = AC_STATUS_BREAK;
  return;
 }

 /*
 * Haven't found good chunk so far, let's continue
 */
 if (bex->fe_len < gex->fe_len)
  return;

 if (finish_group || ac->ac_found > sbi->s_mb_min_to_scan)
  ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
}

/*
 * The routine checks whether found extent is good enough. If it is,
 * then the extent gets marked used and flag is set to the context
 * to stop scanning. Otherwise, the extent is compared with the
 * previous found extent and if new one is better, then it's stored
 * in the context. Later, the best found extent will be used, if
 * mballoc can't find good enough extent.
 *
 * The algorithm used is roughly as follows:
 *
 * * If free extent found is exactly as big as goal, then
 *   stop the scan and use it immediately
 *
 * * If free extent found is smaller than goal, then keep retrying
 *   upto a max of sbi->s_mb_max_to_scan times (default 200). After
 *   that stop scanning and use whatever we have.
 *
 * * If free extent found is bigger than goal, then keep retrying
 *   upto a max of sbi->s_mb_min_to_scan times (default 10) before
 *   stopping the scan and using the extent.
 *
 *
 * FIXME: real allocation policy is to be designed yet!
 */
static void ext4_mb_measure_extent(struct ext4_allocation_context *ac,
     struct ext4_free_extent *ex,
     struct ext4_buddy *e4b)
{
 struct ext4_free_extent *bex = &ac->ac_b_ex;
 struct ext4_free_extent *gex = &ac->ac_g_ex;

 BUG_ON(ex->fe_len <= 0);
 BUG_ON(ex->fe_len > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
 BUG_ON(ex->fe_start >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
 BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE);

 ac->ac_found++;
 ac->ac_cX_found[ac->ac_criteria]++;

 /*
 * The special case - take what you catch first
 */
 if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
  *bex = *ex;
  ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
  return;
 }

 /*
 * Let's check whether the chuck is good enough
 */
 if (ex->fe_len == gex->fe_len) {
  *bex = *ex;
  ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
  return;
 }

 /*
 * If this is first found extent, just store it in the context
 */
 if (bex->fe_len == 0) {
  *bex = *ex;
  return;
 }

 /*
 * If new found extent is better, store it in the context
 */
 if (bex->fe_len < gex->fe_len) {
  /* if the request isn't satisfied, any found extent
 * larger than previous best one is better */
  if (ex->fe_len > bex->fe_len)
   *bex = *ex;
 } else if (ex->fe_len > gex->fe_len) {
  /* if the request is satisfied, then we try to find
 * an extent that still satisfy the request, but is
 * smaller than previous one */
  if (ex->fe_len < bex->fe_len)
   *bex = *ex;
 }

 ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 0);
}

static noinline_for_stack
void ext4_mb_try_best_found(struct ext4_allocation_context *ac,
     struct ext4_buddy *e4b)
{
 struct ext4_free_extent ex = ac->ac_b_ex;
 ext4_group_t group = ex.fe_group;
 int max;
 int err;

 BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
 err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
 if (err)
  return;

 ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
 if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info)))
  goto out;

 max = mb_find_extent(e4b, ex.fe_start, ex.fe_len, &ex);

 if (max > 0) {
  ac->ac_b_ex = ex;
  ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
 }

out:
 ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
 ext4_mb_unload_buddy(e4b);
}

static noinline_for_stack
int ext4_mb_find_by_goal(struct ext4_allocation_context *ac,
    struct ext4_buddy *e4b)
{
 ext4_group_t group = ac->ac_g_ex.fe_group;
 int max;
 int err;
 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
 struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
 struct ext4_free_extent ex;

 if (!grp)
  return -EFSCORRUPTED;
 if (!(ac->ac_flags & (EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL | EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY)))
  return 0;
 if (grp->bb_free == 0)
  return 0;

 err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, group, e4b);
 if (err)
  return err;

 ext4_lock_group(ac->ac_sb, group);
 if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info)))
  goto out;

 max = mb_find_extent(e4b, ac->ac_g_ex.fe_start,
        ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
 ex.fe_logical = 0xDEADFA11; /* debug value */

 if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len &&
     ac->ac_g_ex.fe_len == EXT4_NUM_B2C(sbi, sbi->s_stripe)) {
  ext4_fsblk_t start;

  start = ext4_grp_offs_to_block(ac->ac_sb, &ex);
  /* use do_div to get remainder (would be 64-bit modulo) */
  if (do_div(start, sbi->s_stripe) == 0) {
   ac->ac_found++;
   ac->ac_b_ex = ex;
   ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
  }
 } else if (max >= ac->ac_g_ex.fe_len) {
  BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
  BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
  BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
  ac->ac_found++;
  ac->ac_b_ex = ex;
  ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
 } else if (max > 0 && (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_MERGE)) {
  /* Sometimes, caller may want to merge even small
 * number of blocks to an existing extent */
  BUG_ON(ex.fe_len <= 0);
  BUG_ON(ex.fe_group != ac->ac_g_ex.fe_group);
  BUG_ON(ex.fe_start != ac->ac_g_ex.fe_start);
  ac->ac_found++;
  ac->ac_b_ex = ex;
  ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
 }
out:
 ext4_unlock_group(ac->ac_sb, group);
 ext4_mb_unload_buddy(e4b);

 return 0;
}

/*
 * The routine scans buddy structures (not bitmap!) from given order
 * to max order and tries to find big enough chunk to satisfy the req
 */
static noinline_for_stack
void ext4_mb_simple_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
     struct ext4_buddy *e4b)
{
 struct super_block *sb = ac->ac_sb;
 struct ext4_group_info *grp = e4b->bd_info;
 void *buddy;
 int i;
 int k;
 int max;

 BUG_ON(ac->ac_2order <= 0);
 for (i = ac->ac_2order; i < MB_NUM_ORDERS(sb); i++) {
  if (grp->bb_counters[i] == 0)
   continue;

  buddy = mb_find_buddy(e4b, i, &max);
  if (WARN_RATELIMIT(buddy == NULL,
    "ext4: mb_simple_scan_group: mb_find_buddy failed, (%d)\n", i))
   continue;

  k = mb_find_next_zero_bit(buddy, max, 0);
  if (k >= max) {
   ext4_mark_group_bitmap_corrupted(ac->ac_sb,
     e4b->bd_group,
     EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT);
   ext4_grp_locked_error(ac->ac_sb, e4b->bd_group, 0, 0,
    "%d free clusters of order %d. But found 0",
    grp->bb_counters[i], i);
   break;
  }
  ac->ac_found++;
  ac->ac_cX_found[ac->ac_criteria]++;

  ac->ac_b_ex.fe_len = 1 << i;
  ac->ac_b_ex.fe_start = k << i;
  ac->ac_b_ex.fe_group = e4b->bd_group;

  ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);

  BUG_ON(ac->ac_f_ex.fe_len != ac->ac_g_ex.fe_len);

  if (EXT4_SB(sb)->s_mb_stats)
   atomic_inc(&EXT4_SB(sb)->s_bal_2orders);

  break;
 }
}

/*
 * The routine scans the group and measures all found extents.
 * In order to optimize scanning, caller must pass number of
 * free blocks in the group, so the routine can know upper limit.
 */
static noinline_for_stack
void ext4_mb_complex_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
     struct ext4_buddy *e4b)
{
 struct super_block *sb = ac->ac_sb;
 void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
 struct ext4_free_extent ex;
 int i, j, freelen;
 int free;

 free = e4b->bd_info->bb_free;
 if (WARN_ON(free <= 0))
  return;

 i = e4b->bd_info->bb_first_free;

 while (free && ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE) {
  i = mb_find_next_zero_bit(bitmap,
      EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb), i);
  if (i >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
   /*
 * IF we have corrupt bitmap, we won't find any
 * free blocks even though group info says we
 * have free blocks
 */
   ext4_mark_group_bitmap_corrupted(sb, e4b->bd_group,
     EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT);
   ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
     "%d free clusters as per "
     "group info. But bitmap says 0",
     free);
   break;
  }

  if (!ext4_mb_cr_expensive(ac->ac_criteria)) {
   /*
 * In CR_GOAL_LEN_FAST and CR_BEST_AVAIL_LEN, we are
 * sure that this group will have a large enough
 * continuous free extent, so skip over the smaller free
 * extents
 */
   j = mb_find_next_bit(bitmap,
      EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb), i);
   freelen = j - i;

   if (freelen < ac->ac_g_ex.fe_len) {
    i = j;
    free -= freelen;
    continue;
   }
  }

  mb_find_extent(e4b, i, ac->ac_g_ex.fe_len, &ex);
  if (WARN_ON(ex.fe_len <= 0))
   break;
  if (free < ex.fe_len) {
   ext4_mark_group_bitmap_corrupted(sb, e4b->bd_group,
     EXT4_GROUP_INFO_BBITMAP_CORRUPT);
   ext4_grp_locked_error(sb, e4b->bd_group, 0, 0,
     "%d free clusters as per "
     "group info. But got %d blocks",
     free, ex.fe_len);
   /*
 * The number of free blocks differs. This mostly
 * indicate that the bitmap is corrupt. So exit
 * without claiming the space.
 */
   break;
  }
  ex.fe_logical = 0xDEADC0DE; /* debug value */
  ext4_mb_measure_extent(ac, &ex, e4b);

  i += ex.fe_len;
  free -= ex.fe_len;
 }

 ext4_mb_check_limits(ac, e4b, 1);
}

/*
 * This is a special case for storages like raid5
 * we try to find stripe-aligned chunks for stripe-size-multiple requests
 */
static noinline_for_stack
void ext4_mb_scan_aligned(struct ext4_allocation_context *ac,
     struct ext4_buddy *e4b)
{
 struct super_block *sb = ac->ac_sb;
 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
 void *bitmap = e4b->bd_bitmap;
 struct ext4_free_extent ex;
 ext4_fsblk_t first_group_block;
 ext4_fsblk_t a;
 ext4_grpblk_t i, stripe;
 int max;

 BUG_ON(sbi->s_stripe == 0);

 /* find first stripe-aligned block in group */
 first_group_block = ext4_group_first_block_no(sb, e4b->bd_group);

 a = first_group_block + sbi->s_stripe - 1;
 do_div(a, sbi->s_stripe);
 i = (a * sbi->s_stripe) - first_group_block;

 stripe = EXT4_NUM_B2C(sbi, sbi->s_stripe);
 i = EXT4_B2C(sbi, i);
 while (i < EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
  if (!mb_test_bit(i, bitmap)) {
   max = mb_find_extent(e4b, i, stripe, &ex);
   if (max >= stripe) {
    ac->ac_found++;
    ac->ac_cX_found[ac->ac_criteria]++;
    ex.fe_logical = 0xDEADF00D; /* debug value */
    ac->ac_b_ex = ex;
    ext4_mb_use_best_found(ac, e4b);
    break;
   }
  }
  i += stripe;
 }
}

static void __ext4_mb_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac)
{
 bool is_stripe_aligned;
 struct ext4_sb_info *sbi;
 enum criteria cr = ac->ac_criteria;

 ac->ac_groups_scanned++;
 if (cr == CR_POWER2_ALIGNED)
  return ext4_mb_simple_scan_group(ac, ac->ac_e4b);

 sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
 is_stripe_aligned = false;
 if ((sbi->s_stripe >= sbi->s_cluster_ratio) &&
     !(ac->ac_g_ex.fe_len % EXT4_NUM_B2C(sbi, sbi->s_stripe)))
  is_stripe_aligned = true;

 if ((cr == CR_GOAL_LEN_FAST || cr == CR_BEST_AVAIL_LEN) &&
     is_stripe_aligned)
  ext4_mb_scan_aligned(ac, ac->ac_e4b);

 if (ac->ac_status == AC_STATUS_CONTINUE)
  ext4_mb_complex_scan_group(ac, ac->ac_e4b);
}

/*
 * This is also called BEFORE we load the buddy bitmap.
 * Returns either 1 or 0 indicating that the group is either suitable
 * for the allocation or not.
 */
static bool ext4_mb_good_group(struct ext4_allocation_context *ac,
    ext4_group_t group, enum criteria cr)
{
 ext4_grpblk_t free, fragments;
 int flex_size = ext4_flex_bg_size(EXT4_SB(ac->ac_sb));
 struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);

 BUG_ON(cr < CR_POWER2_ALIGNED || cr >= EXT4_MB_NUM_CRS);

 if (unlikely(!grp || EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(grp)))
  return false;

 free = grp->bb_free;
 if (free == 0)
  return false;

 fragments = grp->bb_fragments;
 if (fragments == 0)
  return false;

 switch (cr) {
 case CR_POWER2_ALIGNED:
  BUG_ON(ac->ac_2order == 0);

  /* Avoid using the first bg of a flexgroup for data files */
  if ((ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA) &&
      (flex_size >= EXT4_FLEX_SIZE_DIR_ALLOC_SCHEME) &&
      ((group % flex_size) == 0))
   return false;

  if (free < ac->ac_g_ex.fe_len)
   return false;

  if (ac->ac_2order >= MB_NUM_ORDERS(ac->ac_sb))
   return true;

  if (grp->bb_largest_free_order < ac->ac_2order)
   return false;

  return true;
 case CR_GOAL_LEN_FAST:
 case CR_BEST_AVAIL_LEN:
  if ((free / fragments) >= ac->ac_g_ex.fe_len)
   return true;
  break;
 case CR_GOAL_LEN_SLOW:
  if (free >= ac->ac_g_ex.fe_len)
   return true;
  break;
 case CR_ANY_FREE:
  return true;
 default:
  BUG();
 }

 return false;
}

/*
 * This could return negative error code if something goes wrong
 * during ext4_mb_init_group(). This should not be called with
 * ext4_lock_group() held.
 *
 * Note: because we are conditionally operating with the group lock in
 * the EXT4_MB_STRICT_CHECK case, we need to fake out sparse in this
 * function using __acquire and __release.  This means we need to be
 * super careful before messing with the error path handling via "goto
 * out"!
 */
static int ext4_mb_good_group_nolock(struct ext4_allocation_context *ac,
         ext4_group_t group, enum criteria cr)
{
 struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(ac->ac_sb, group);
 struct super_block *sb = ac->ac_sb;
 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
 bool should_lock = ac->ac_flags & EXT4_MB_STRICT_CHECK;
 ext4_grpblk_t free;
 int ret = 0;

 if (!grp)
  return -EFSCORRUPTED;
 if (sbi->s_mb_stats)
  atomic64_inc(&sbi->s_bal_cX_groups_considered[ac->ac_criteria]);
 if (should_lock) {
  ext4_lock_group(sb, group);
  __release(ext4_group_lock_ptr(sb, group));
 }
 free = grp->bb_free;
 if (free == 0)
  goto out;
 /*
 * In all criterias except CR_ANY_FREE we try to avoid groups that
 * can't possibly satisfy the full goal request due to insufficient
 * free blocks.
 */
 if (cr < CR_ANY_FREE && free < ac->ac_g_ex.fe_len)
  goto out;
 if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(grp)))
  goto out;
 if (should_lock) {
  __acquire(ext4_group_lock_ptr(sb, group));
  ext4_unlock_group(sb, group);
 }

 /* We only do this if the grp has never been initialized */
 if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
  struct ext4_group_desc *gdp =
   ext4_get_group_desc(sb, group, NULL);
  int ret;

  /*
 * CR_POWER2_ALIGNED/CR_GOAL_LEN_FAST is a very optimistic
 * search to find large good chunks almost for free. If buddy
 * data is not ready, then this optimization makes no sense. But
 * we never skip the first block group in a flex_bg, since this
 * gets used for metadata block allocation, and we want to make
 * sure we locate metadata blocks in the first block group in
 * the flex_bg if possible.
 */
  if (!ext4_mb_cr_expensive(cr) &&
      (!sbi->s_log_groups_per_flex ||
       ((group & ((1 << sbi->s_log_groups_per_flex) - 1)) != 0)) &&
      !(ext4_has_group_desc_csum(sb) &&
        (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT))))
   return 0;
  ret = ext4_mb_init_group(sb, group, GFP_NOFS);
  if (ret)
   return ret;
 }

 if (should_lock) {
  ext4_lock_group(sb, group);
  __release(ext4_group_lock_ptr(sb, group));
 }
 ret = ext4_mb_good_group(ac, group, cr);
out:
 if (should_lock) {
  __acquire(ext4_group_lock_ptr(sb, group));
  ext4_unlock_group(sb, group);
 }
 return ret;
}

/*
 * Start prefetching @nr block bitmaps starting at @group.
 * Return the next group which needs to be prefetched.
 */
ext4_group_t ext4_mb_prefetch(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
         unsigned int nr, int *cnt)
{
 ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
 struct buffer_head *bh;
 struct blk_plug plug;

 blk_start_plug(&plug);
 while (nr-- > 0) {
  struct ext4_group_desc *gdp = ext4_get_group_desc(sb, group,
          NULL);
  struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);

  /*
 * Prefetch block groups with free blocks; but don't
 * bother if it is marked uninitialized on disk, since
 * it won't require I/O to read.  Also only try to
 * prefetch once, so we avoid getblk() call, which can
 * be expensive.
 */
  if (gdp && grp && !EXT4_MB_GRP_TEST_AND_SET_READ(grp) &&
      EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp) &&
      ext4_free_group_clusters(sb, gdp) > 0 ) {
   bh = ext4_read_block_bitmap_nowait(sb, group, true);
   if (bh && !IS_ERR(bh)) {
    if (!buffer_uptodate(bh) && cnt)
     (*cnt)++;
    brelse(bh);
   }
  }
  if (++group >= ngroups)
   group = 0;
 }
 blk_finish_plug(&plug);
 return group;
}

/*
 * Batch reads of the block allocation bitmaps to get
 * multiple READs in flight; limit prefetching at inexpensive
 * CR, otherwise mballoc can spend a lot of time loading
 * imperfect groups
 */
static void ext4_mb_might_prefetch(struct ext4_allocation_context *ac,
       ext4_group_t group)
{
 struct ext4_sb_info *sbi;

 if (ac->ac_prefetch_grp != group)
  return;

 sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
 if (ext4_mb_cr_expensive(ac->ac_criteria) ||
     ac->ac_prefetch_ios < sbi->s_mb_prefetch_limit) {
  unsigned int nr = sbi->s_mb_prefetch;

  if (ext4_has_feature_flex_bg(ac->ac_sb)) {
   nr = 1 << sbi->s_log_groups_per_flex;
   nr -= group & (nr - 1);
   nr = umin(nr, sbi->s_mb_prefetch);
  }

  ac->ac_prefetch_nr = nr;
  ac->ac_prefetch_grp = ext4_mb_prefetch(ac->ac_sb, group, nr,
             &ac->ac_prefetch_ios);
 }
}

/*
 * Prefetching reads the block bitmap into the buffer cache; but we
 * need to make sure that the buddy bitmap in the page cache has been
 * initialized.  Note that ext4_mb_init_group() will block if the I/O
 * is not yet completed, or indeed if it was not initiated by
 * ext4_mb_prefetch did not start the I/O.
 *
 * TODO: We should actually kick off the buddy bitmap setup in a work
 * queue when the buffer I/O is completed, so that we don't block
 * waiting for the block allocation bitmap read to finish when
 * ext4_mb_prefetch_fini is called from ext4_mb_regular_allocator().
 */
void ext4_mb_prefetch_fini(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
      unsigned int nr)
{
 struct ext4_group_desc *gdp;
 struct ext4_group_info *grp;

 while (nr-- > 0) {
  if (!group)
   group = ext4_get_groups_count(sb);
  group--;
  gdp = ext4_get_group_desc(sb, group, NULL);
  grp = ext4_get_group_info(sb, group);

  if (grp && gdp && EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp) &&
      ext4_free_group_clusters(sb, gdp) > 0) {
   if (ext4_mb_init_group(sb, group, GFP_NOFS))
    break;
  }
 }
}

static int ext4_mb_scan_group(struct ext4_allocation_context *ac,
         ext4_group_t group)
{
 int ret;
 struct super_block *sb = ac->ac_sb;
 enum criteria cr = ac->ac_criteria;

 ext4_mb_might_prefetch(ac, group);

 /* prevent unnecessary buddy loading. */
 if (cr < CR_ANY_FREE && spin_is_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, group)))
  return 0;

 /* This now checks without needing the buddy page */
 ret = ext4_mb_good_group_nolock(ac, group, cr);
 if (ret <= 0) {
  if (!ac->ac_first_err)
   ac->ac_first_err = ret;
  return 0;
 }

 ret = ext4_mb_load_buddy(sb, group, ac->ac_e4b);
 if (ret)
  return ret;

 /* skip busy group */
 if (cr >= CR_ANY_FREE)
  ext4_lock_group(sb, group);
 else if (!ext4_try_lock_group(sb, group))
  goto out_unload;

 /* We need to check again after locking the block group. */
 if (unlikely(!ext4_mb_good_group(ac, group, cr)))
  goto out_unlock;

 __ext4_mb_scan_group(ac);

out_unlock:
 ext4_unlock_group(sb, group);
out_unload:
 ext4_mb_unload_buddy(ac->ac_e4b);
 return ret;
}

static noinline_for_stack int
ext4_mb_regular_allocator(struct ext4_allocation_context *ac)
{
 ext4_group_t i;
 int err = 0;
 struct super_block *sb = ac->ac_sb;
 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
 struct ext4_buddy e4b;

 BUG_ON(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND);

 /* first, try the goal */
 err = ext4_mb_find_by_goal(ac, &e4b);
 if (err || ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)
  goto out;

 if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
  goto out;

 /*
 * ac->ac_2order is set only if the fe_len is a power of 2
 * if ac->ac_2order is set we also set criteria to CR_POWER2_ALIGNED
 * so that we try exact allocation using buddy.
 */
 i = fls(ac->ac_g_ex.fe_len);
 ac->ac_2order = 0;
 /*
 * We search using buddy data only if the order of the request
 * is greater than equal to the sbi_s_mb_order2_reqs
 * You can tune it via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_order2_req
 * We also support searching for power-of-two requests only for
 * requests upto maximum buddy size we have constructed.
 */
 if (i >= sbi->s_mb_order2_reqs && i <= MB_NUM_ORDERS(sb)) {
  if (is_power_of_2(ac->ac_g_ex.fe_len))
   ac->ac_2order = array_index_nospec(i - 1,
          MB_NUM_ORDERS(sb));
 }

 /* if stream allocation is enabled, use global goal */
 if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC) {
  int hash = ac->ac_inode->i_ino % sbi->s_mb_nr_global_goals;

  ac->ac_g_ex.fe_group = READ_ONCE(sbi->s_mb_last_groups[hash]);
  ac->ac_g_ex.fe_start = -1;
  ac->ac_flags &= ~EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
 }

 /*
 * Let's just scan groups to find more-less suitable blocks We
 * start with CR_GOAL_LEN_FAST, unless it is power of 2
 * aligned, in which case let's do that faster approach first.
 */
 ac->ac_criteria = CR_GOAL_LEN_FAST;
 if (ac->ac_2order)
  ac->ac_criteria = CR_POWER2_ALIGNED;

 ac->ac_e4b = &e4b;
 ac->ac_prefetch_ios = 0;
 ac->ac_first_err = 0;
repeat:
 while (ac->ac_criteria < EXT4_MB_NUM_CRS) {
  err = ext4_mb_scan_groups(ac);
  if (err)
   goto out;

  if (ac->ac_status != AC_STATUS_CONTINUE)
   break;
 }

 if (ac->ac_b_ex.fe_len > 0 && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND &&
     !(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_FIRST)) {
  /*
 * We've been searching too long. Let's try to allocate
 * the best chunk we've found so far
 */
  ext4_mb_try_best_found(ac, &e4b);
  if (ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND) {
   int lost;

   /*
 * Someone more lucky has already allocated it.
 * The only thing we can do is just take first
 * found block(s)
 */
   lost = atomic_inc_return(&sbi->s_mb_lost_chunks);
   mb_debug(sb, "lost chunk, group: %u, start: %d, len: %d, lost: %d\n",
     ac->ac_b_ex.fe_group, ac->ac_b_ex.fe_start,
     ac->ac_b_ex.fe_len, lost);

   ac->ac_b_ex.fe_group = 0;
   ac->ac_b_ex.fe_start = 0;
   ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
   ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
   ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_FIRST;
   ac->ac_criteria = CR_ANY_FREE;
   goto repeat;
  }
 }

 if (sbi->s_mb_stats && ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND) {
  atomic64_inc(&sbi->s_bal_cX_hits[ac->ac_criteria]);
  if (ac->ac_flags & EXT4_MB_STREAM_ALLOC &&
      ac->ac_b_ex.fe_group == ac->ac_g_ex.fe_group)
   atomic_inc(&sbi->s_bal_stream_goals);
 }
out:
 if (!err && ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND && ac->ac_first_err)
  err = ac->ac_first_err;

 mb_debug(sb, "Best len %d, origin len %d, ac_status %u, ac_flags 0x%x, cr %d ret %d\n",
   ac->ac_b_ex.fe_len, ac->ac_o_ex.fe_len, ac->ac_status,
   ac->ac_flags, ac->ac_criteria, err);

 if (ac->ac_prefetch_nr)
  ext4_mb_prefetch_fini(sb, ac->ac_prefetch_grp, ac->ac_prefetch_nr);

 return err;
}

static void *ext4_mb_seq_groups_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
{
 struct super_block *sb = pde_data(file_inode(seq->file));
 ext4_group_t group;

 if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
  return NULL;
 group = *pos + 1;
 return (void *) ((unsigned long) group);
}

static void *ext4_mb_seq_groups_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
{
 struct super_block *sb = pde_data(file_inode(seq->file));
 ext4_group_t group;

 ++*pos;
 if (*pos < 0 || *pos >= ext4_get_groups_count(sb))
  return NULL;
 group = *pos + 1;
 return (void *) ((unsigned long) group);
}

static int ext4_mb_seq_groups_show(struct seq_file *seq, void *v)
{
 struct super_block *sb = pde_data(file_inode(seq->file));
 ext4_group_t group = (ext4_group_t) ((unsigned long) v);
 int i, err;
 char nbuf[16];
 struct ext4_buddy e4b;
 struct ext4_group_info *grinfo;
 unsigned char blocksize_bits = min_t(unsigned char,
          sb->s_blocksize_bits,
          EXT4_MAX_BLOCK_LOG_SIZE);
 DEFINE_RAW_FLEX(struct ext4_group_info, sg, bb_counters,
   EXT4_MAX_BLOCK_LOG_SIZE + 2);

 group--;
 if (group == 0)
  seq_puts(seq, "#group: free  frags first ["
         " 2^0   2^1   2^2   2^3   2^4   2^5   2^6  "
         " 2^7   2^8   2^9   2^10  2^11  2^12  2^13  ]\n");

 i = (blocksize_bits + 2) * sizeof(sg->bb_counters[0]) +
  sizeof(struct ext4_group_info);

 grinfo = ext4_get_group_info(sb, group);
 if (!grinfo)
  return 0;
 /* Load the group info in memory only if not already loaded. */
 if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grinfo))) {
  err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
  if (err) {
   seq_printf(seq, "#%-5u: %s\n", group, ext4_decode_error(NULL, err, nbuf));
   return 0;
  }
  ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
 }

 /*
 * We care only about free space counters in the group info and
 * these are safe to access even after the buddy has been unloaded
 */
 memcpy(sg, grinfo, i);
 seq_printf(seq, "#%-5u: %-5u %-5u %-5u [", group, sg->bb_free,
   sg->bb_fragments, sg->bb_first_free);
 for (i = 0; i <= 13; i++)
  seq_printf(seq, " %-5u", i <= blocksize_bits + 1 ?
    sg->bb_counters[i] : 0);
 seq_puts(seq, " ]");
 if (EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(sg))
  seq_puts(seq, " Block bitmap corrupted!");
 seq_putc(seq, '\n');
 return 0;
}

static void ext4_mb_seq_groups_stop(struct seq_file *seq, void *v)
{
}

const struct seq_operations ext4_mb_seq_groups_ops = {
 .start  = ext4_mb_seq_groups_start,
 .next   = ext4_mb_seq_groups_next,
 .stop   = ext4_mb_seq_groups_stop,
 .show   = ext4_mb_seq_groups_show,
};

int ext4_seq_mb_stats_show(struct seq_file *seq, void *offset)
{
 struct super_block *sb = seq->private;
 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);

 seq_puts(seq, "mballoc:\n");
 if (!sbi->s_mb_stats) {
  seq_puts(seq, "\tmb stats collection turned off.\n");
  seq_puts(
   seq,
   "\tTo enable, please write \"1\" to sysfs file mb_stats.\n");
  return 0;
 }
 seq_printf(seq, "\treqs: %u\n", atomic_read(&sbi->s_bal_reqs));
 seq_printf(seq, "\tsuccess: %u\n", atomic_read(&sbi->s_bal_success));

 seq_printf(seq, "\tgroups_scanned: %u\n",
     atomic_read(&sbi->s_bal_groups_scanned));

 /* CR_POWER2_ALIGNED stats */
 seq_puts(seq, "\tcr_p2_aligned_stats:\n");
 seq_printf(seq, "\t\thits: %llu\n",
     atomic64_read(&sbi->s_bal_cX_hits[CR_POWER2_ALIGNED]));
 seq_printf(
  seq, "\t\tgroups_considered: %llu\n",
  atomic64_read(
   &sbi->s_bal_cX_groups_considered[CR_POWER2_ALIGNED]));
 seq_printf(seq, "\t\textents_scanned: %u\n",
     atomic_read(&sbi->s_bal_cX_ex_scanned[CR_POWER2_ALIGNED]));
 seq_printf(seq, "\t\tuseless_loops: %llu\n",
     atomic64_read(&sbi->s_bal_cX_failed[CR_POWER2_ALIGNED]));

 /* CR_GOAL_LEN_FAST stats */
 seq_puts(seq, "\tcr_goal_fast_stats:\n");
 seq_printf(seq, "\t\thits: %llu\n",
     atomic64_read(&sbi->s_bal_cX_hits[CR_GOAL_LEN_FAST]));
 seq_printf(seq, "\t\tgroups_considered: %llu\n",
     atomic64_read(
      &sbi->s_bal_cX_groups_considered[CR_GOAL_LEN_FAST]));
 seq_printf(seq, "\t\textents_scanned: %u\n",
     atomic_read(&sbi->s_bal_cX_ex_scanned[CR_GOAL_LEN_FAST]));
 seq_printf(seq, "\t\tuseless_loops: %llu\n",
     atomic64_read(&sbi->s_bal_cX_failed[CR_GOAL_LEN_FAST]));

 /* CR_BEST_AVAIL_LEN stats */
 seq_puts(seq, "\tcr_best_avail_stats:\n");
 seq_printf(seq, "\t\thits: %llu\n",
     atomic64_read(&sbi->s_bal_cX_hits[CR_BEST_AVAIL_LEN]));
 seq_printf(
  seq, "\t\tgroups_considered: %llu\n",
  atomic64_read(
   &sbi->s_bal_cX_groups_considered[CR_BEST_AVAIL_LEN]));
 seq_printf(seq, "\t\textents_scanned: %u\n",
     atomic_read(&sbi->s_bal_cX_ex_scanned[CR_BEST_AVAIL_LEN]));
 seq_printf(seq, "\t\tuseless_loops: %llu\n",
     atomic64_read(&sbi->s_bal_cX_failed[CR_BEST_AVAIL_LEN]));

 /* CR_GOAL_LEN_SLOW stats */
 seq_puts(seq, "\tcr_goal_slow_stats:\n");
 seq_printf(seq, "\t\thits: %llu\n",
     atomic64_read(&sbi->s_bal_cX_hits[CR_GOAL_LEN_SLOW]));
 seq_printf(seq, "\t\tgroups_considered: %llu\n",
     atomic64_read(
      &sbi->s_bal_cX_groups_considered[CR_GOAL_LEN_SLOW]));
 seq_printf(seq, "\t\textents_scanned: %u\n",
     atomic_read(&sbi->s_bal_cX_ex_scanned[CR_GOAL_LEN_SLOW]));
 seq_printf(seq, "\t\tuseless_loops: %llu\n",
     atomic64_read(&sbi->s_bal_cX_failed[CR_GOAL_LEN_SLOW]));

 /* CR_ANY_FREE stats */
 seq_puts(seq, "\tcr_any_free_stats:\n");
 seq_printf(seq, "\t\thits: %llu\n",
     atomic64_read(&sbi->s_bal_cX_hits[CR_ANY_FREE]));
 seq_printf(
  seq, "\t\tgroups_considered: %llu\n",
  atomic64_read(&sbi->s_bal_cX_groups_considered[CR_ANY_FREE]));
 seq_printf(seq, "\t\textents_scanned: %u\n",
     atomic_read(&sbi->s_bal_cX_ex_scanned[CR_ANY_FREE]));
 seq_printf(seq, "\t\tuseless_loops: %llu\n",
     atomic64_read(&sbi->s_bal_cX_failed[CR_ANY_FREE]));

 /* Aggregates */
 seq_printf(seq, "\textents_scanned: %u\n",
     atomic_read(&sbi->s_bal_ex_scanned));
 seq_printf(seq, "\t\tgoal_hits: %u\n", atomic_read(&sbi->s_bal_goals));
 seq_printf(seq, "\t\tstream_goal_hits: %u\n",
     atomic_read(&sbi->s_bal_stream_goals));
 seq_printf(seq, "\t\tlen_goal_hits: %u\n",
     atomic_read(&sbi->s_bal_len_goals));
 seq_printf(seq, "\t\t2^n_hits: %u\n", atomic_read(&sbi->s_bal_2orders));
 seq_printf(seq, "\t\tbreaks: %u\n", atomic_read(&sbi->s_bal_breaks));
 seq_printf(seq, "\t\tlost: %u\n", atomic_read(&sbi->s_mb_lost_chunks));
 seq_printf(seq, "\tbuddies_generated: %u/%u\n",
     atomic_read(&sbi->s_mb_buddies_generated),
     ext4_get_groups_count(sb));
 seq_printf(seq, "\tbuddies_time_used: %llu\n",
     atomic64_read(&sbi->s_mb_generation_time));
 seq_printf(seq, "\tpreallocated: %u\n",
     atomic_read(&sbi->s_mb_preallocated));
 seq_printf(seq, "\tdiscarded: %u\n", atomic_read(&sbi->s_mb_discarded));
 return 0;
}

static void *ext4_mb_seq_structs_summary_start(struct seq_file *seq, loff_t *pos)
{
 struct super_block *sb = pde_data(file_inode(seq->file));
 unsigned long position;

 if (*pos < 0 || *pos >= 2*MB_NUM_ORDERS(sb))
  return NULL;
 position = *pos + 1;
 return (void *) ((unsigned long) position);
}

static void *ext4_mb_seq_structs_summary_next(struct seq_file *seq, void *v, loff_t *pos)
{
 struct super_block *sb = pde_data(file_inode(seq->file));
 unsigned long position;

 ++*pos;
 if (*pos < 0 || *pos >= 2*MB_NUM_ORDERS(sb))
  return NULL;
 position = *pos + 1;
 return (void *) ((unsigned long) position);
}

static int ext4_mb_seq_structs_summary_show(struct seq_file *seq, void *v)
{
 struct super_block *sb = pde_data(file_inode(seq->file));
 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
 unsigned long position = ((unsigned long) v);
 struct ext4_group_info *grp;
 unsigned int count;
 unsigned long idx;

 position--;
 if (position >= MB_NUM_ORDERS(sb)) {
  position -= MB_NUM_ORDERS(sb);
  if (position == 0)
   seq_puts(seq, "avg_fragment_size_lists:\n");

  count = 0;
  xa_for_each(&sbi->s_mb_avg_fragment_size[position], idx, grp)
   count++;
  seq_printf(seq, "\tlist_order_%u_groups: %u\n",
     (unsigned int)position, count);
  return 0;
 }

 if (position == 0) {
  seq_printf(seq, "optimize_scan: %d\n",
      test_opt2(sb, MB_OPTIMIZE_SCAN) ? 1 : 0);
  seq_puts(seq, "max_free_order_lists:\n");
 }
 count = 0;
 xa_for_each(&sbi->s_mb_largest_free_orders[position], idx, grp)
  count++;
 seq_printf(seq, "\tlist_order_%u_groups: %u\n",
     (unsigned int)position, count);

 return 0;
}

static void ext4_mb_seq_structs_summary_stop(struct seq_file *seq, void *v)
{
}

const struct seq_operations ext4_mb_seq_structs_summary_ops = {
 .start  = ext4_mb_seq_structs_summary_start,
 .next   = ext4_mb_seq_structs_summary_next,
 .stop   = ext4_mb_seq_structs_summary_stop,
 .show   = ext4_mb_seq_structs_summary_show,
};

static struct kmem_cache *get_groupinfo_cache(int blocksize_bits)
{
 int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
 struct kmem_cache *cachep = ext4_groupinfo_caches[cache_index];

 BUG_ON(!cachep);
 return cachep;
}

/*
 * Allocate the top-level s_group_info array for the specified number
 * of groups
 */
int ext4_mb_alloc_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t ngroups)
{
 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
 unsigned size;
 struct ext4_group_info ***old_groupinfo, ***new_groupinfo;

 size = (ngroups + EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
  EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
 if (size <= sbi->s_group_info_size)
  return 0;

 size = roundup_pow_of_two(sizeof(*sbi->s_group_info) * size);
 new_groupinfo = kvzalloc(size, GFP_KERNEL);
 if (!new_groupinfo) {
  ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy meta group");
  return -ENOMEM;
 }
 rcu_read_lock();
 old_groupinfo = rcu_dereference(sbi->s_group_info);
 if (old_groupinfo)
  memcpy(new_groupinfo, old_groupinfo,
         sbi->s_group_info_size * sizeof(*sbi->s_group_info));
 rcu_read_unlock();
 rcu_assign_pointer(sbi->s_group_info, new_groupinfo);
 sbi->s_group_info_size = size / sizeof(*sbi->s_group_info);
 if (old_groupinfo)
  ext4_kvfree_array_rcu(old_groupinfo);
 ext4_debug("allocated s_groupinfo array for %d meta_bg's\n",
     sbi->s_group_info_size);
 return 0;
}

/* Create and initialize ext4_group_info data for the given group. */
int ext4_mb_add_groupinfo(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
     struct ext4_group_desc *desc)
{
 int i;
 int metalen = 0;
 int idx = group >> EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
 struct ext4_group_info **meta_group_info;
 struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);

 /*
 * First check if this group is the first of a reserved block.
 * If it's true, we have to allocate a new table of pointers
 * to ext4_group_info structures
 */
 if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
  metalen = sizeof(*meta_group_info) <<
   EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
  meta_group_info = kmalloc(metalen, GFP_NOFS);
  if (meta_group_info == NULL) {
   ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate mem "
     "for a buddy group");
   return -ENOMEM;
  }
  rcu_read_lock();
  rcu_dereference(sbi->s_group_info)[idx] = meta_group_info;
  rcu_read_unlock();
 }

 meta_group_info = sbi_array_rcu_deref(sbi, s_group_info, idx);
 i = group & (EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1);

 meta_group_info[i] = kmem_cache_zalloc(cachep, GFP_NOFS);
 if (meta_group_info[i] == NULL) {
  ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't allocate buddy mem");
  goto exit_group_info;
 }
 set_bit(EXT4_GROUP_INFO_NEED_INIT_BIT,
  &(meta_group_info[i]->bb_state));

 /*
 * initialize bb_free to be able to skip
 * empty groups without initialization
 */
 if (ext4_has_group_desc_csum(sb) &&
     (desc->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT))) {
  meta_group_info[i]->bb_free =
   ext4_free_clusters_after_init(sb, group, desc);
 } else {
  meta_group_info[i]->bb_free =
   ext4_free_group_clusters(sb, desc);
 }

 INIT_LIST_HEAD(&meta_group_info[i]->bb_prealloc_list);
 init_rwsem(&meta_group_info[i]->alloc_sem);
 meta_group_info[i]->bb_free_root = RB_ROOT;
 meta_group_info[i]->bb_largest_free_order = -1;  /* uninit */
 meta_group_info[i]->bb_avg_fragment_size_order = -1;  /* uninit */
 meta_group_info[i]->bb_group = group;

 mb_group_bb_bitmap_alloc(sb, meta_group_info[i], group);
 return 0;

exit_group_info:
 /* If a meta_group_info table has been allocated, release it now */
 if (group % EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) == 0) {
  struct ext4_group_info ***group_info;

  rcu_read_lock();
  group_info = rcu_dereference(sbi->s_group_info);
  kfree(group_info[idx]);
  group_info[idx] = NULL;
  rcu_read_unlock();
 }
 return -ENOMEM;
} /* ext4_mb_add_groupinfo */

static int ext4_mb_init_backend(struct super_block *sb)
{
 ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
 ext4_group_t i;
 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
 int err;
 struct ext4_group_desc *desc;
 struct ext4_group_info ***group_info;
 struct kmem_cache *cachep;

 err = ext4_mb_alloc_groupinfo(sb, ngroups);
 if (err)
  return err;

 sbi->s_buddy_cache = new_inode(sb);
 if (sbi->s_buddy_cache == NULL) {
  ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't get new inode");
  goto err_freesgi;
 }
 /* To avoid potentially colliding with an valid on-disk inode number,
 * use EXT4_BAD_INO for the buddy cache inode number.  This inode is
 * not in the inode hash, so it should never be found by iget(), but
 * this will avoid confusion if it ever shows up during debugging. */
 sbi->s_buddy_cache->i_ino = EXT4_BAD_INO;
 EXT4_I(sbi->s_buddy_cache)->i_disksize = 0;
 for (i = 0; i < ngroups; i++) {
  cond_resched();
  desc = ext4_get_group_desc(sb, i, NULL);
  if (desc == NULL) {
   ext4_msg(sb, KERN_ERR, "can't read descriptor %u", i);
   goto err_freebuddy;
  }
  if (ext4_mb_add_groupinfo(sb, i, desc) != 0)
   goto err_freebuddy;
 }

 if (ext4_has_feature_flex_bg(sb)) {
  /* a single flex group is supposed to be read by a single IO.
 * 2 ^ s_log_groups_per_flex != UINT_MAX as s_mb_prefetch is
 * unsigned integer, so the maximum shift is 32.
 */
  if (sbi->s_es->s_log_groups_per_flex >= 32) {
   ext4_msg(sb, KERN_ERR, "too many log groups per flexible block group");
   goto err_freebuddy;
  }
  sbi->s_mb_prefetch = min_t(uint, 1 << sbi->s_es->s_log_groups_per_flex,
   BLK_MAX_SEGMENT_SIZE >> (sb->s_blocksize_bits - 9));
  sbi->s_mb_prefetch *= 8; /* 8 prefetch IOs in flight at most */
 } else {
  sbi->s_mb_prefetch = 32;
 }
 if (sbi->s_mb_prefetch > ext4_get_groups_count(sb))
  sbi->s_mb_prefetch = ext4_get_groups_count(sb);
 /*
 * now many real IOs to prefetch within a single allocation at
 * CR_POWER2_ALIGNED. Given CR_POWER2_ALIGNED is an CPU-related
 * optimization we shouldn't try to load too many groups, at some point
 * we should start to use what we've got in memory.
 * with an average random access time 5ms, it'd take a second to get
 * 200 groups (* N with flex_bg), so let's make this limit 4
 */
 sbi->s_mb_prefetch_limit = sbi->s_mb_prefetch * 4;
 if (sbi->s_mb_prefetch_limit > ext4_get_groups_count(sb))
  sbi->s_mb_prefetch_limit = ext4_get_groups_count(sb);

 return 0;

err_freebuddy:
 cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
 while (i-- > 0) {
  struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, i);

  if (grp)
   kmem_cache_free(cachep, grp);
 }
 i = sbi->s_group_info_size;
 rcu_read_lock();
 group_info = rcu_dereference(sbi->s_group_info);
 while (i-- > 0)
  kfree(group_info[i]);
 rcu_read_unlock();
 iput(sbi->s_buddy_cache);
err_freesgi:
 rcu_read_lock();
 kvfree(rcu_dereference(sbi->s_group_info));
 rcu_read_unlock();
 return -ENOMEM;
}

static void ext4_groupinfo_destroy_slabs(void)
{
 int i;

 for (i = 0; i < NR_GRPINFO_CACHES; i++) {
  kmem_cache_destroy(ext4_groupinfo_caches[i]);
  ext4_groupinfo_caches[i] = NULL;
 }
}

static int ext4_groupinfo_create_slab(size_t size)
{
 static DEFINE_MUTEX(ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
 int slab_size;
 int blocksize_bits = order_base_2(size);
 int cache_index = blocksize_bits - EXT4_MIN_BLOCK_LOG_SIZE;
 struct kmem_cache *cachep;

 if (cache_index >= NR_GRPINFO_CACHES)
  return -EINVAL;

 if (unlikely(cache_index < 0))
  cache_index = 0;

 mutex_lock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
 if (ext4_groupinfo_caches[cache_index]) {
  mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
  return 0; /* Already created */
 }

 slab_size = offsetof(struct ext4_group_info,
    bb_counters[blocksize_bits + 2]);

 cachep = kmem_cache_create(ext4_groupinfo_slab_names[cache_index],
     slab_size, 0, SLAB_RECLAIM_ACCOUNT,
     NULL);

 ext4_groupinfo_caches[cache_index] = cachep;

 mutex_unlock(&ext4_grpinfo_slab_create_mutex);
 if (!cachep) {
  printk(KERN_EMERG
         "EXT4-fs: no memory for groupinfo slab cache\n");
  return -ENOMEM;
 }

 return 0;
}

static void ext4_discard_work(struct work_struct *work)
{
 struct ext4_sb_info *sbi = container_of(work,
   struct ext4_sb_info, s_discard_work);
 struct super_block *sb = sbi->s_sb;
 struct ext4_free_data *fd, *nfd;
 struct ext4_buddy e4b;
 LIST_HEAD(discard_list);
 ext4_group_t grp, load_grp;
 int err = 0;

 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
 list_splice_init(&sbi->s_discard_list, &discard_list);
 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);

 load_grp = UINT_MAX;
 list_for_each_entry_safe(fd, nfd, &discard_list, efd_list) {
  /*
 * If filesystem is umounting or no memory or suffering
 * from no space, give up the discard
 */
  if ((sb->s_flags & SB_ACTIVE) && !err &&
      !atomic_read(&sbi->s_retry_alloc_pending)) {
   grp = fd->efd_group;
   if (grp != load_grp) {
    if (load_grp != UINT_MAX)
     ext4_mb_unload_buddy(&e4b);

    err = ext4_mb_load_buddy(sb, grp, &e4b);
    if (err) {
     kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, fd);
     load_grp = UINT_MAX;
     continue;
    } else {
     load_grp = grp;
    }
   }

   ext4_lock_group(sb, grp);
   ext4_try_to_trim_range(sb, &e4b, fd->efd_start_cluster,
      fd->efd_start_cluster + fd->efd_count - 1, 1);
   ext4_unlock_group(sb, grp);
  }
  kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, fd);
 }

 if (load_grp != UINT_MAX)
  ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
}

static inline void ext4_mb_avg_fragment_size_destroy(struct ext4_sb_info *sbi)
{
 if (!sbi->s_mb_avg_fragment_size)
  return;

 for (int i = 0; i < MB_NUM_ORDERS(sbi->s_sb); i++)
  xa_destroy(&sbi->s_mb_avg_fragment_size[i]);

 kfree(sbi->s_mb_avg_fragment_size);
 sbi->s_mb_avg_fragment_size = NULL;
}

static inline void ext4_mb_largest_free_orders_destroy(struct ext4_sb_info *sbi)
{
 if (!sbi->s_mb_largest_free_orders)
  return;

 for (int i = 0; i < MB_NUM_ORDERS(sbi->s_sb); i++)
  xa_destroy(&sbi->s_mb_largest_free_orders[i]);

 kfree(sbi->s_mb_largest_free_orders);
 sbi->s_mb_largest_free_orders = NULL;
}

int ext4_mb_init(struct super_block *sb)
{
 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
 unsigned i, j;
 unsigned offset, offset_incr;
 unsigned max;
 int ret;

 i = MB_NUM_ORDERS(sb) * sizeof(*sbi->s_mb_offsets);

 sbi->s_mb_offsets = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
 if (sbi->s_mb_offsets == NULL) {
  ret = -ENOMEM;
  goto out;
 }

 i = MB_NUM_ORDERS(sb) * sizeof(*sbi->s_mb_maxs);
 sbi->s_mb_maxs = kmalloc(i, GFP_KERNEL);
 if (sbi->s_mb_maxs == NULL) {
  ret = -ENOMEM;
  goto out;
 }

 ret = ext4_groupinfo_create_slab(sb->s_blocksize);
 if (ret < 0)
  goto out;

 /* order 0 is regular bitmap */
 sbi->s_mb_maxs[0] = sb->s_blocksize << 3;
 sbi->s_mb_offsets[0] = 0;

 i = 1;
 offset = 0;
 offset_incr = 1 << (sb->s_blocksize_bits - 1);
 max = sb->s_blocksize << 2;
 do {
  sbi->s_mb_offsets[i] = offset;
  sbi->s_mb_maxs[i] = max;
  offset += offset_incr;
  offset_incr = offset_incr >> 1;
  max = max >> 1;
  i++;
 } while (i < MB_NUM_ORDERS(sb));

 sbi->s_mb_avg_fragment_size =
  kmalloc_array(MB_NUM_ORDERS(sb), sizeof(struct xarray),
   GFP_KERNEL);
 if (!sbi->s_mb_avg_fragment_size) {
  ret = -ENOMEM;
  goto out;
 }
 for (i = 0; i < MB_NUM_ORDERS(sb); i++)
  xa_init(&sbi->s_mb_avg_fragment_size[i]);

 sbi->s_mb_largest_free_orders =
  kmalloc_array(MB_NUM_ORDERS(sb), sizeof(struct xarray),
   GFP_KERNEL);
 if (!sbi->s_mb_largest_free_orders) {
  ret = -ENOMEM;
  goto out;
 }
 for (i = 0; i < MB_NUM_ORDERS(sb); i++)
  xa_init(&sbi->s_mb_largest_free_orders[i]);

 spin_lock_init(&sbi->s_md_lock);
 atomic_set(&sbi->s_mb_free_pending, 0);
 INIT_LIST_HEAD(&sbi->s_freed_data_list[0]);
 INIT_LIST_HEAD(&sbi->s_freed_data_list[1]);
 INIT_LIST_HEAD(&sbi->s_discard_list);
 INIT_WORK(&sbi->s_discard_work, ext4_discard_work);
 atomic_set(&sbi->s_retry_alloc_pending, 0);

 sbi->s_mb_max_to_scan = MB_DEFAULT_MAX_TO_SCAN;
 sbi->s_mb_min_to_scan = MB_DEFAULT_MIN_TO_SCAN;
 sbi->s_mb_stats = MB_DEFAULT_STATS;
 sbi->s_mb_stream_request = MB_DEFAULT_STREAM_THRESHOLD;
 sbi->s_mb_order2_reqs = MB_DEFAULT_ORDER2_REQS;
 sbi->s_mb_best_avail_max_trim_order = MB_DEFAULT_BEST_AVAIL_TRIM_ORDER;

 /*
 * The default group preallocation is 512, which for 4k block
 * sizes translates to 2 megabytes.  However for bigalloc file
 * systems, this is probably too big (i.e, if the cluster size
 * is 1 megabyte, then group preallocation size becomes half a
 * gigabyte!).  As a default, we will keep a two megabyte
 * group pralloc size for cluster sizes up to 64k, and after
 * that, we will force a minimum group preallocation size of
 * 32 clusters.  This translates to 8 megs when the cluster
 * size is 256k, and 32 megs when the cluster size is 1 meg,
 * which seems reasonable as a default.
 */
 sbi->s_mb_group_prealloc = max(MB_DEFAULT_GROUP_PREALLOC >>
           sbi->s_cluster_bits, 32);
 /*
 * If there is a s_stripe > 1, then we set the s_mb_group_prealloc
 * to the lowest multiple of s_stripe which is bigger than
 * the s_mb_group_prealloc as determined above. We want
 * the preallocation size to be an exact multiple of the
 * RAID stripe size so that preallocations don't fragment
 * the stripes.
 */
 if (sbi->s_stripe > 1) {
  sbi->s_mb_group_prealloc = roundup(
   sbi->s_mb_group_prealloc, EXT4_NUM_B2C(sbi, sbi->s_stripe));
 }

 sbi->s_mb_nr_global_goals = umin(num_possible_cpus(),
      DIV_ROUND_UP(sbi->s_groups_count, 4));
 sbi->s_mb_last_groups = kcalloc(sbi->s_mb_nr_global_goals,
     sizeof(ext4_group_t), GFP_KERNEL);
 if (sbi->s_mb_last_groups == NULL) {
  ret = -ENOMEM;
  goto out;
 }

 sbi->s_locality_groups = alloc_percpu(struct ext4_locality_group);
 if (sbi->s_locality_groups == NULL) {
  ret = -ENOMEM;
  goto out_free_last_groups;
 }
 for_each_possible_cpu(i) {
  struct ext4_locality_group *lg;
  lg = per_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups, i);
  mutex_init(&lg->lg_mutex);
  for (j = 0; j < PREALLOC_TB_SIZE; j++)
   INIT_LIST_HEAD(&lg->lg_prealloc_list[j]);
  spin_lock_init(&lg->lg_prealloc_lock);
 }

 if (bdev_nonrot(sb->s_bdev))
  sbi->s_mb_max_linear_groups = 0;
 else
  sbi->s_mb_max_linear_groups = MB_DEFAULT_LINEAR_LIMIT;
 /* init file for buddy data */
 ret = ext4_mb_init_backend(sb);
 if (ret != 0)
  goto out_free_locality_groups;

 return 0;

out_free_locality_groups:
 free_percpu(sbi->s_locality_groups);
 sbi->s_locality_groups = NULL;
out_free_last_groups:
 kfree(sbi->s_mb_last_groups);
 sbi->s_mb_last_groups = NULL;
out:
 ext4_mb_avg_fragment_size_destroy(sbi);
 ext4_mb_largest_free_orders_destroy(sbi);
 kfree(sbi->s_mb_offsets);
 sbi->s_mb_offsets = NULL;
 kfree(sbi->s_mb_maxs);
 sbi->s_mb_maxs = NULL;
 return ret;
}

/* need to called with the ext4 group lock held */
static int ext4_mb_cleanup_pa(struct ext4_group_info *grp)
{
 struct ext4_prealloc_space *pa;
 struct list_head *cur, *tmp;
 int count = 0;

 list_for_each_safe(cur, tmp, &grp->bb_prealloc_list) {
  pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
  list_del(&pa->pa_group_list);
  count++;
  kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
 }
 return count;
}

void ext4_mb_release(struct super_block *sb)
{
 ext4_group_t ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
 ext4_group_t i;
 int num_meta_group_infos;
 struct ext4_group_info *grinfo, ***group_info;
 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
 struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
 int count;

 if (test_opt(sb, DISCARD)) {
  /*
 * wait the discard work to drain all of ext4_free_data
 */
  flush_work(&sbi->s_discard_work);
  WARN_ON_ONCE(!list_empty(&sbi->s_discard_list));
 }

 if (sbi->s_group_info) {
  for (i = 0; i < ngroups; i++) {
   cond_resched();
   grinfo = ext4_get_group_info(sb, i);
   if (!grinfo)
    continue;
   mb_group_bb_bitmap_free(grinfo);
   ext4_lock_group(sb, i);
   count = ext4_mb_cleanup_pa(grinfo);
   if (count)
    mb_debug(sb, "mballoc: %d PAs left\n",
      count);
   ext4_unlock_group(sb, i);
   kmem_cache_free(cachep, grinfo);
  }
  num_meta_group_infos = (ngroups +
    EXT4_DESC_PER_BLOCK(sb) - 1) >>
   EXT4_DESC_PER_BLOCK_BITS(sb);
  rcu_read_lock();
  group_info = rcu_dereference(sbi->s_group_info);
  for (i = 0; i < num_meta_group_infos; i++)
   kfree(group_info[i]);
  kvfree(group_info);
  rcu_read_unlock();
 }
 ext4_mb_avg_fragment_size_destroy(sbi);
 ext4_mb_largest_free_orders_destroy(sbi);
 kfree(sbi->s_mb_offsets);
 kfree(sbi->s_mb_maxs);
 iput(sbi->s_buddy_cache);
 if (sbi->s_mb_stats) {
  ext4_msg(sb, KERN_INFO,
         "mballoc: %u blocks %u reqs (%u success)",
    atomic_read(&sbi->s_bal_allocated),
    atomic_read(&sbi->s_bal_reqs),
    atomic_read(&sbi->s_bal_success));
  ext4_msg(sb, KERN_INFO,
        "mballoc: %u extents scanned, %u groups scanned, %u goal hits, "
    "%u 2^N hits, %u breaks, %u lost",
    atomic_read(&sbi->s_bal_ex_scanned),
    atomic_read(&sbi->s_bal_groups_scanned),
    atomic_read(&sbi->s_bal_goals),
    atomic_read(&sbi->s_bal_2orders),
    atomic_read(&sbi->s_bal_breaks),
    atomic_read(&sbi->s_mb_lost_chunks));
  ext4_msg(sb, KERN_INFO,
         "mballoc: %u generated and it took %llu",
    atomic_read(&sbi->s_mb_buddies_generated),
    atomic64_read(&sbi->s_mb_generation_time));
  ext4_msg(sb, KERN_INFO,
         "mballoc: %u preallocated, %u discarded",
    atomic_read(&sbi->s_mb_preallocated),
    atomic_read(&sbi->s_mb_discarded));
 }

 free_percpu(sbi->s_locality_groups);
 kfree(sbi->s_mb_last_groups);
}

static inline int ext4_issue_discard(struct super_block *sb,
  ext4_group_t block_group, ext4_grpblk_t cluster, int count)
{
 ext4_fsblk_t discard_block;

 discard_block = (EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), cluster) +
    ext4_group_first_block_no(sb, block_group));
 count = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), count);
 trace_ext4_discard_blocks(sb,
   (unsigned long long) discard_block, count);

 return sb_issue_discard(sb, discard_block, count, GFP_NOFS, 0);
}

static void ext4_free_data_in_buddy(struct super_block *sb,
        struct ext4_free_data *entry)
{
 struct ext4_buddy e4b;
 struct ext4_group_info *db;
 int err, count = 0;

 mb_debug(sb, "gonna free %u blocks in group %u (0x%p):",
   entry->efd_count, entry->efd_group, entry);

 err = ext4_mb_load_buddy(sb, entry->efd_group, &e4b);
 /* we expect to find existing buddy because it's pinned */
 BUG_ON(err != 0);

 atomic_sub(entry->efd_count, &EXT4_SB(sb)->s_mb_free_pending);
 db = e4b.bd_info;
 /* there are blocks to put in buddy to make them really free */
 count += entry->efd_count;
 ext4_lock_group(sb, entry->efd_group);
 /* Take it out of per group rb tree */
 rb_erase(&entry->efd_node, &(db->bb_free_root));
 mb_free_blocks(NULL, &e4b, entry->efd_start_cluster, entry->efd_count);

 /*
 * Clear the trimmed flag for the group so that the next
 * ext4_trim_fs can trim it.
 */
 EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(db);

 if (!db->bb_free_root.rb_node) {
  /* No more items in the per group rb tree
 * balance refcounts from ext4_mb_free_metadata()
 */
  folio_put(e4b.bd_buddy_folio);
  folio_put(e4b.bd_bitmap_folio);
 }
 ext4_unlock_group(sb, entry->efd_group);
 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);

 mb_debug(sb, "freed %d blocks in 1 structures\n", count);
}

/*
 * This function is called by the jbd2 layer once the commit has finished,
 * so we know we can free the blocks that were released with that commit.
 */
void ext4_process_freed_data(struct super_block *sb, tid_t commit_tid)
{
 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
 struct ext4_free_data *entry, *tmp;
 LIST_HEAD(freed_data_list);
 struct list_head *s_freed_head = &sbi->s_freed_data_list[commit_tid & 1];
 bool wake;

 list_replace_init(s_freed_head, &freed_data_list);

 list_for_each_entry(entry, &freed_data_list, efd_list)
  ext4_free_data_in_buddy(sb, entry);

 if (test_opt(sb, DISCARD)) {
  spin_lock(&sbi->s_md_lock);
  wake = list_empty(&sbi->s_discard_list);
  list_splice_tail(&freed_data_list, &sbi->s_discard_list);
  spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
  if (wake)
   queue_work(system_unbound_wq, &sbi->s_discard_work);
 } else {
  list_for_each_entry_safe(entry, tmp, &freed_data_list, efd_list)
   kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry);
 }
}

int __init ext4_init_mballoc(void)
{
 ext4_pspace_cachep = KMEM_CACHE(ext4_prealloc_space,
     SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
 if (ext4_pspace_cachep == NULL)
  goto out;

 ext4_ac_cachep = KMEM_CACHE(ext4_allocation_context,
        SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
 if (ext4_ac_cachep == NULL)
  goto out_pa_free;

 ext4_free_data_cachep = KMEM_CACHE(ext4_free_data,
        SLAB_RECLAIM_ACCOUNT);
 if (ext4_free_data_cachep == NULL)
  goto out_ac_free;

 return 0;

out_ac_free:
 kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
out_pa_free:
 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
out:
 return -ENOMEM;
}

void ext4_exit_mballoc(void)
{
 /*
 * Wait for completion of call_rcu()'s on ext4_pspace_cachep
 * before destroying the slab cache.
 */
 rcu_barrier();
 kmem_cache_destroy(ext4_pspace_cachep);
 kmem_cache_destroy(ext4_ac_cachep);
 kmem_cache_destroy(ext4_free_data_cachep);
 ext4_groupinfo_destroy_slabs();
}

#define EXT4_MB_BITMAP_MARKED_CHECK 0x0001
#define EXT4_MB_SYNC_UPDATE 0x0002
static int
ext4_mb_mark_context(handle_t *handle, struct super_block *sb, bool state,
       ext4_group_t group, ext4_grpblk_t blkoff,
       ext4_grpblk_t len, int flags, ext4_grpblk_t *ret_changed)
{
 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
 struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
 struct ext4_group_desc *gdp;
 struct buffer_head *gdp_bh;
 int err;
 unsigned int i, already, changed = len;

 KUNIT_STATIC_STUB_REDIRECT(ext4_mb_mark_context,
       handle, sb, state, group, blkoff, len,
       flags, ret_changed);

 if (ret_changed)
  *ret_changed = 0;
 bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
 if (IS_ERR(bitmap_bh))
  return PTR_ERR(bitmap_bh);

 if (handle) {
  BUFFER_TRACE(bitmap_bh, "getting write access");
  err = ext4_journal_get_write_access(handle, sb, bitmap_bh,
          EXT4_JTR_NONE);
  if (err)
   goto out_err;
 }

 err = -EIO;
 gdp = ext4_get_group_desc(sb, group, &gdp_bh);
 if (!gdp)
  goto out_err;

 if (handle) {
  BUFFER_TRACE(gdp_bh, "get_write_access");
  err = ext4_journal_get_write_access(handle, sb, gdp_bh,
          EXT4_JTR_NONE);
  if (err)
   goto out_err;
 }

 ext4_lock_group(sb, group);
 if (ext4_has_group_desc_csum(sb) &&
     (gdp->bg_flags & cpu_to_le16(EXT4_BG_BLOCK_UNINIT))) {
  gdp->bg_flags &= cpu_to_le16(~EXT4_BG_BLOCK_UNINIT);
  ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp,
   ext4_free_clusters_after_init(sb, group, gdp));
 }

 if (flags & EXT4_MB_BITMAP_MARKED_CHECK) {
  already = 0;
  for (i = 0; i < len; i++)
   if (mb_test_bit(blkoff + i, bitmap_bh->b_data) ==
     state)
    already++;
  changed = len - already;
 }

 if (state) {
  mb_set_bits(bitmap_bh->b_data, blkoff, len);
  ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp,
   ext4_free_group_clusters(sb, gdp) - changed);
 } else {
  mb_clear_bits(bitmap_bh->b_data, blkoff, len);
  ext4_free_group_clusters_set(sb, gdp,
   ext4_free_group_clusters(sb, gdp) + changed);
 }

 ext4_block_bitmap_csum_set(sb, gdp, bitmap_bh);
 ext4_group_desc_csum_set(sb, group, gdp);
 ext4_unlock_group(sb, group);
 if (ret_changed)
  *ret_changed = changed;

 if (sbi->s_log_groups_per_flex) {
  ext4_group_t flex_group = ext4_flex_group(sbi, group);
  struct flex_groups *fg = sbi_array_rcu_deref(sbi,
        s_flex_groups, flex_group);

  if (state)
   atomic64_sub(changed, &fg->free_clusters);
  else
   atomic64_add(changed, &fg->free_clusters);
 }

 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, bitmap_bh);
 if (err)
  goto out_err;
 err = ext4_handle_dirty_metadata(handle, NULL, gdp_bh);
 if (err)
  goto out_err;

 if (flags & EXT4_MB_SYNC_UPDATE) {
  sync_dirty_buffer(bitmap_bh);
  sync_dirty_buffer(gdp_bh);
 }

out_err:
 brelse(bitmap_bh);
 return err;
}

/*
 * Check quota and mark chosen space (ac->ac_b_ex) non-free in bitmaps
 * Returns 0 if success or error code
 */
static noinline_for_stack int
ext4_mb_mark_diskspace_used(struct ext4_allocation_context *ac,
    handle_t *handle, unsigned int reserv_clstrs)
{
 struct ext4_group_desc *gdp;
 struct ext4_sb_info *sbi;
 struct super_block *sb;
 ext4_fsblk_t block;
 int err, len;
 int flags = 0;
 ext4_grpblk_t changed;

 BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
 BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len <= 0);

 sb = ac->ac_sb;
 sbi = EXT4_SB(sb);

 gdp = ext4_get_group_desc(sb, ac->ac_b_ex.fe_group, NULL);
 if (!gdp)
  return -EIO;
 ext4_debug("using block group %u(%d)\n", ac->ac_b_ex.fe_group,
   ext4_free_group_clusters(sb, gdp));

 block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
 len = EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
 if (!ext4_inode_block_valid(ac->ac_inode, block, len)) {
  ext4_error(sb, "Allocating blocks %llu-%llu which overlap "
      "fs metadata", block, block+len);
  /* File system mounted not to panic on error
 * Fix the bitmap and return EFSCORRUPTED
 * We leak some of the blocks here.
 */
  err = ext4_mb_mark_context(handle, sb, true,
        ac->ac_b_ex.fe_group,
        ac->ac_b_ex.fe_start,
        ac->ac_b_ex.fe_len,
        0, NULL);
  if (!err)
   err = -EFSCORRUPTED;
  return err;
 }

#ifdef AGGRESSIVE_CHECK
 flags |= EXT4_MB_BITMAP_MARKED_CHECK;
#endif
 err = ext4_mb_mark_context(handle, sb, true, ac->ac_b_ex.fe_group,
       ac->ac_b_ex.fe_start, ac->ac_b_ex.fe_len,
       flags, &changed);

 if (err && changed == 0)
  return err;

#ifdef AGGRESSIVE_CHECK
 BUG_ON(changed != ac->ac_b_ex.fe_len);
#endif
 percpu_counter_sub(&sbi->s_freeclusters_counter, ac->ac_b_ex.fe_len);
 /*
 * Now reduce the dirty block count also. Should not go negative
 */
 if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED))
  /* release all the reserved blocks if non delalloc */
  percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
       reserv_clstrs);

 return err;
}

/*
 * Idempotent helper for Ext4 fast commit replay path to set the state of
 * blocks in bitmaps and update counters.
 */
void ext4_mb_mark_bb(struct super_block *sb, ext4_fsblk_t block,
       int len, bool state)
{
 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
 ext4_group_t group;
 ext4_grpblk_t blkoff;
 int err = 0;
 unsigned int clen, thisgrp_len;

 while (len > 0) {
  ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &group, &blkoff);

  /*
 * Check to see if we are freeing blocks across a group
 * boundary.
 * In case of flex_bg, this can happen that (block, len) may
 * span across more than one group. In that case we need to
 * get the corresponding group metadata to work with.
 * For this we have goto again loop.
 */
  thisgrp_len = min_t(unsigned int, (unsigned int)len,
   EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb) - EXT4_C2B(sbi, blkoff));
  clen = EXT4_NUM_B2C(sbi, thisgrp_len);

  if (!ext4_sb_block_valid(sb, NULL, block, thisgrp_len)) {
   ext4_error(sb, "Marking blocks in system zone - "
       "Block = %llu, len = %u",
       block, thisgrp_len);
   break;
  }

  err = ext4_mb_mark_context(NULL, sb, state,
        group, blkoff, clen,
        EXT4_MB_BITMAP_MARKED_CHECK |
        EXT4_MB_SYNC_UPDATE,
        NULL);
  if (err)
   break;

  block += thisgrp_len;
  len -= thisgrp_len;
  BUG_ON(len < 0);
 }
}

/*
 * here we normalize request for locality group
 * Group request are normalized to s_mb_group_prealloc, which goes to
 * s_strip if we set the same via mount option.
 * s_mb_group_prealloc can be configured via
 * /sys/fs/ext4/<partition>/mb_group_prealloc
 *
 * XXX: should we try to preallocate more than the group has now?
 */
static void ext4_mb_normalize_group_request(struct ext4_allocation_context *ac)
{
 struct super_block *sb = ac->ac_sb;
 struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;

 BUG_ON(lg == NULL);
 ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_SB(sb)->s_mb_group_prealloc;
 mb_debug(sb, "goal %u blocks for locality group\n", ac->ac_g_ex.fe_len);
}

/*
 * This function returns the next element to look at during inode
 * PA rbtree walk. We assume that we have held the inode PA rbtree lock
 * (ei->i_prealloc_lock)
 *
 * new_start The start of the range we want to compare
 * cur_start The existing start that we are comparing against
 * node The node of the rb_tree
 */
static inline struct rb_node*
ext4_mb_pa_rb_next_iter(ext4_lblk_t new_start, ext4_lblk_t cur_start, struct rb_node *node)
{
 if (new_start < cur_start)
  return node->rb_left;
 else
  return node->rb_right;
}

static inline void
ext4_mb_pa_assert_overlap(struct ext4_allocation_context *ac,
     ext4_lblk_t start, loff_t end)
{
 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
 struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
 struct ext4_prealloc_space *tmp_pa;
 ext4_lblk_t tmp_pa_start;
 loff_t tmp_pa_end;
 struct rb_node *iter;

 read_lock(&ei->i_prealloc_lock);
 for (iter = ei->i_prealloc_node.rb_node; iter;
      iter = ext4_mb_pa_rb_next_iter(start, tmp_pa_start, iter)) {
  tmp_pa = rb_entry(iter, struct ext4_prealloc_space,
      pa_node.inode_node);
  tmp_pa_start = tmp_pa->pa_lstart;
  tmp_pa_end = pa_logical_end(sbi, tmp_pa);

  spin_lock(&tmp_pa->pa_lock);
  if (tmp_pa->pa_deleted == 0)
   BUG_ON(!(start >= tmp_pa_end || end <= tmp_pa_start));
  spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
 }
 read_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
}

/*
 * Given an allocation context "ac" and a range "start", "end", check
 * and adjust boundaries if the range overlaps with any of the existing
 * preallocatoins stored in the corresponding inode of the allocation context.
 *
 * Parameters:
 * ac allocation context
 * start start of the new range
 * end end of the new range
 */
static inline void
ext4_mb_pa_adjust_overlap(struct ext4_allocation_context *ac,
     ext4_lblk_t *start, loff_t *end)
{
 struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
 struct ext4_prealloc_space *tmp_pa = NULL, *left_pa = NULL, *right_pa = NULL;
 struct rb_node *iter;
 ext4_lblk_t new_start, tmp_pa_start, right_pa_start = -1;
 loff_t new_end, tmp_pa_end, left_pa_end = -1;

 new_start = *start;
 new_end = *end;

 /*
 * Adjust the normalized range so that it doesn't overlap with any
 * existing preallocated blocks(PAs). Make sure to hold the rbtree lock
 * so it doesn't change underneath us.
 */
 read_lock(&ei->i_prealloc_lock);

 /* Step 1: find any one immediate neighboring PA of the normalized range */
 for (iter = ei->i_prealloc_node.rb_node; iter;
      iter = ext4_mb_pa_rb_next_iter(ac->ac_o_ex.fe_logical,
         tmp_pa_start, iter)) {
  tmp_pa = rb_entry(iter, struct ext4_prealloc_space,
      pa_node.inode_node);
  tmp_pa_start = tmp_pa->pa_lstart;
  tmp_pa_end = pa_logical_end(sbi, tmp_pa);

  /* PA must not overlap original request */
  spin_lock(&tmp_pa->pa_lock);
  if (tmp_pa->pa_deleted == 0)
   BUG_ON(!(ac->ac_o_ex.fe_logical >= tmp_pa_end ||
     ac->ac_o_ex.fe_logical < tmp_pa_start));
  spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
 }

 /*
 * Step 2: check if the found PA is left or right neighbor and
 * get the other neighbor
 */
 if (tmp_pa) {
  if (tmp_pa->pa_lstart < ac->ac_o_ex.fe_logical) {
   struct rb_node *tmp;

   left_pa = tmp_pa;
   tmp = rb_next(&left_pa->pa_node.inode_node);
   if (tmp) {
    right_pa = rb_entry(tmp,
          struct ext4_prealloc_space,
          pa_node.inode_node);
   }
  } else {
   struct rb_node *tmp;

   right_pa = tmp_pa;
   tmp = rb_prev(&right_pa->pa_node.inode_node);
   if (tmp) {
    left_pa = rb_entry(tmp,
         struct ext4_prealloc_space,
         pa_node.inode_node);
   }
  }
 }

 /* Step 3: get the non deleted neighbors */
 if (left_pa) {
  for (iter = &left_pa->pa_node.inode_node;;
       iter = rb_prev(iter)) {
   if (!iter) {
    left_pa = NULL;
    break;
   }

   tmp_pa = rb_entry(iter, struct ext4_prealloc_space,
       pa_node.inode_node);
   left_pa = tmp_pa;
   spin_lock(&tmp_pa->pa_lock);
   if (tmp_pa->pa_deleted == 0) {
    spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
    break;
   }
   spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
  }
 }

 if (right_pa) {
  for (iter = &right_pa->pa_node.inode_node;;
       iter = rb_next(iter)) {
   if (!iter) {
    right_pa = NULL;
    break;
   }

   tmp_pa = rb_entry(iter, struct ext4_prealloc_space,
       pa_node.inode_node);
   right_pa = tmp_pa;
   spin_lock(&tmp_pa->pa_lock);
   if (tmp_pa->pa_deleted == 0) {
    spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
    break;
   }
   spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
  }
 }

 if (left_pa) {
  left_pa_end = pa_logical_end(sbi, left_pa);
  BUG_ON(left_pa_end > ac->ac_o_ex.fe_logical);
 }

 if (right_pa) {
  right_pa_start = right_pa->pa_lstart;
  BUG_ON(right_pa_start <= ac->ac_o_ex.fe_logical);
 }

 /* Step 4: trim our normalized range to not overlap with the neighbors */
 if (left_pa) {
  if (left_pa_end > new_start)
   new_start = left_pa_end;
 }

 if (right_pa) {
  if (right_pa_start < new_end)
   new_end = right_pa_start;
 }
 read_unlock(&ei->i_prealloc_lock);

 /* XXX: extra loop to check we really don't overlap preallocations */
 ext4_mb_pa_assert_overlap(ac, new_start, new_end);

 *start = new_start;
 *end = new_end;
}

/*
 * Normalization means making request better in terms of
 * size and alignment
 */
static noinline_for_stack void
ext4_mb_normalize_request(struct ext4_allocation_context *ac,
    struct ext4_allocation_request *ar)
{
 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
 struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;
 int bsbits, max;
 loff_t size, start_off, end;
 loff_t orig_size __maybe_unused;
 ext4_lblk_t start;

 /* do normalize only data requests, metadata requests
   do not need preallocation */
 if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
  return;

 /* sometime caller may want exact blocks */
 if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
  return;

 /* caller may indicate that preallocation isn't
 * required (it's a tail, for example) */
 if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC)
  return;

 if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC) {
  ext4_mb_normalize_group_request(ac);
  return ;
 }

 bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;

 /* first, let's learn actual file size
 * given current request is allocated */
 size = extent_logical_end(sbi, &ac->ac_o_ex);
 size = size << bsbits;
 if (size < i_size_read(ac->ac_inode))
  size = i_size_read(ac->ac_inode);
 orig_size = size;

 /* max size of free chunks */
 max = 2 << bsbits;

#define NRL_CHECK_SIZE(req, size, max, chunk_size) \
  (req <= (size) || max <= (chunk_size))

 /* first, try to predict filesize */
 /* XXX: should this table be tunable? */
 start_off = 0;
 if (size <= 16 * 1024) {
  size = 16 * 1024;
 } else if (size <= 32 * 1024) {
  size = 32 * 1024;
 } else if (size <= 64 * 1024) {
  size = 64 * 1024;
 } else if (size <= 128 * 1024) {
  size = 128 * 1024;
 } else if (size <= 256 * 1024) {
  size = 256 * 1024;
 } else if (size <= 512 * 1024) {
  size = 512 * 1024;
 } else if (size <= 1024 * 1024) {
  size = 1024 * 1024;
 } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 4 * 1024 * 1024, max, 2 * 1024)) {
  start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
      (21 - bsbits)) << 21;
  size = 2 * 1024 * 1024;
 } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 8 * 1024 * 1024, max, 4 * 1024)) {
  start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
       (22 - bsbits)) << 22;
  size = 4 * 1024 * 1024;
 } else if (NRL_CHECK_SIZE(EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len),
     (8<<20)>>bsbits, max, 8 * 1024)) {
  start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
       (23 - bsbits)) << 23;
  size = 8 * 1024 * 1024;
 } else {
  start_off = (loff_t) ac->ac_o_ex.fe_logical << bsbits;
  size   = (loff_t) EXT4_C2B(sbi,
           ac->ac_o_ex.fe_len) << bsbits;
 }
 size = size >> bsbits;
 start = start_off >> bsbits;

 /*
 * For tiny groups (smaller than 8MB) the chosen allocation
 * alignment may be larger than group size. Make sure the
 * alignment does not move allocation to a different group which
 * makes mballoc fail assertions later.
 */
 start = max(start, rounddown(ac->ac_o_ex.fe_logical,
   (ext4_lblk_t)EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb)));

 /* avoid unnecessary preallocation that may trigger assertions */
 if (start + size > EXT_MAX_BLOCKS)
  size = EXT_MAX_BLOCKS - start;

 /* don't cover already allocated blocks in selected range */
 if (ar->pleft && start <= ar->lleft) {
  size -= ar->lleft + 1 - start;
  start = ar->lleft + 1;
 }
 if (ar->pright && start + size - 1 >= ar->lright)
  size -= start + size - ar->lright;

 /*
 * Trim allocation request for filesystems with artificially small
 * groups.
 */
 if (size > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb))
  size = EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb);

 end = start + size;

 ext4_mb_pa_adjust_overlap(ac, &start, &end);

 size = end - start;

 /*
 * In this function "start" and "size" are normalized for better
 * alignment and length such that we could preallocate more blocks.
 * This normalization is done such that original request of
 * ac->ac_o_ex.fe_logical & fe_len should always lie within "start" and
 * "size" boundaries.
 * (Note fe_len can be relaxed since FS block allocation API does not
 * provide gurantee on number of contiguous blocks allocation since that
 * depends upon free space left, etc).
 * In case of inode pa, later we use the allocated blocks
 * [pa_pstart + fe_logical - pa_lstart, fe_len/size] from the preallocated
 * range of goal/best blocks [start, size] to put it at the
 * ac_o_ex.fe_logical extent of this inode.
 * (See ext4_mb_use_inode_pa() for more details)
 */
 if (start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical ||
   start > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
  ext4_msg(ac->ac_sb, KERN_ERR,
    "start %lu, size %lu, fe_logical %lu",
    (unsigned long) start, (unsigned long) size,
    (unsigned long) ac->ac_o_ex.fe_logical);
  BUG();
 }
 BUG_ON(size <= 0 || size > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb));

 /* now prepare goal request */

 /* XXX: is it better to align blocks WRT to logical
 * placement or satisfy big request as is */
 ac->ac_g_ex.fe_logical = start;
 ac->ac_g_ex.fe_len = EXT4_NUM_B2C(sbi, size);
 ac->ac_orig_goal_len = ac->ac_g_ex.fe_len;

 /* define goal start in order to merge */
 if (ar->pright && (ar->lright == (start + size)) &&
     ar->pright >= size &&
     ar->pright - size >= le32_to_cpu(es->s_first_data_block)) {
  /* merge to the right */
  ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pright - size,
      &ac->ac_g_ex.fe_group,
      &ac->ac_g_ex.fe_start);
  ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
 }
 if (ar->pleft && (ar->lleft + 1 == start) &&
     ar->pleft + 1 < ext4_blocks_count(es)) {
  /* merge to the left */
  ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, ar->pleft + 1,
      &ac->ac_g_ex.fe_group,
      &ac->ac_g_ex.fe_start);
  ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_TRY_GOAL;
 }

 mb_debug(ac->ac_sb, "goal: %lld(was %lld) blocks at %u\n", size,
   orig_size, start);
}

static void ext4_mb_collect_stats(struct ext4_allocation_context *ac)
{
 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);

 if (sbi->s_mb_stats && ac->ac_g_ex.fe_len >= 1) {
  atomic_inc(&sbi->s_bal_reqs);
  atomic_add(ac->ac_b_ex.fe_len, &sbi->s_bal_allocated);
  if (ac->ac_b_ex.fe_len >= ac->ac_o_ex.fe_len)
   atomic_inc(&sbi->s_bal_success);

  atomic_add(ac->ac_found, &sbi->s_bal_ex_scanned);
  for (int i=0; i<EXT4_MB_NUM_CRS; i++) {
   atomic_add(ac->ac_cX_found[i], &sbi->s_bal_cX_ex_scanned[i]);
  }

  atomic_add(ac->ac_groups_scanned, &sbi->s_bal_groups_scanned);
  if (ac->ac_g_ex.fe_start == ac->ac_b_ex.fe_start &&
    ac->ac_g_ex.fe_group == ac->ac_b_ex.fe_group)
   atomic_inc(&sbi->s_bal_goals);
  /* did we allocate as much as normalizer originally wanted? */
  if (ac->ac_f_ex.fe_len == ac->ac_orig_goal_len)
   atomic_inc(&sbi->s_bal_len_goals);

  if (ac->ac_found > sbi->s_mb_max_to_scan)
   atomic_inc(&sbi->s_bal_breaks);
 }

 if (ac->ac_op == EXT4_MB_HISTORY_ALLOC)
  trace_ext4_mballoc_alloc(ac);
 else
  trace_ext4_mballoc_prealloc(ac);
}

/*
 * Called on failure; free up any blocks from the inode PA for this
 * context.  We don't need this for MB_GROUP_PA because we only change
 * pa_free in ext4_mb_release_context(), but on failure, we've already
 * zeroed out ac->ac_b_ex.fe_len, so group_pa->pa_free is not changed.
 */
static void ext4_discard_allocated_blocks(struct ext4_allocation_context *ac)
{
 struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
 struct ext4_buddy e4b;
 int err;

 if (pa == NULL) {
  if (ac->ac_f_ex.fe_len == 0)
   return;
  err = ext4_mb_load_buddy(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group, &e4b);
  if (WARN_RATELIMIT(err,
       "ext4: mb_load_buddy failed (%d)", err))
   /*
 * This should never happen since we pin the
 * pages in the ext4_allocation_context so
 * ext4_mb_load_buddy() should never fail.
 */
   return;
  ext4_lock_group(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group);
  mb_free_blocks(ac->ac_inode, &e4b, ac->ac_f_ex.fe_start,
          ac->ac_f_ex.fe_len);
  ext4_unlock_group(ac->ac_sb, ac->ac_f_ex.fe_group);
  ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
  return;
 }
 if (pa->pa_type == MB_INODE_PA) {
  spin_lock(&pa->pa_lock);
  pa->pa_free += ac->ac_b_ex.fe_len;
  spin_unlock(&pa->pa_lock);
 }
}

/*
 * use blocks preallocated to inode
 */
static void ext4_mb_use_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
    struct ext4_prealloc_space *pa)
{
 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
 ext4_fsblk_t start;
 ext4_fsblk_t end;
 int len;

 /* found preallocated blocks, use them */
 start = pa->pa_pstart + (ac->ac_o_ex.fe_logical - pa->pa_lstart);
 end = min(pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len),
    start + EXT4_C2B(sbi, ac->ac_o_ex.fe_len));
 len = EXT4_NUM_B2C(sbi, end - start);
 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, start, &ac->ac_b_ex.fe_group,
     &ac->ac_b_ex.fe_start);
 ac->ac_b_ex.fe_len = len;
 ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
 ac->ac_pa = pa;

 BUG_ON(start < pa->pa_pstart);
 BUG_ON(end > pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, pa->pa_len));
 BUG_ON(pa->pa_free < len);
 BUG_ON(ac->ac_b_ex.fe_len <= 0);
 pa->pa_free -= len;

 mb_debug(ac->ac_sb, "use %llu/%d from inode pa %p\n", start, len, pa);
}

/*
 * use blocks preallocated to locality group
 */
static void ext4_mb_use_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
    struct ext4_prealloc_space *pa)
{
 unsigned int len = ac->ac_o_ex.fe_len;

 ext4_get_group_no_and_offset(ac->ac_sb, pa->pa_pstart,
     &ac->ac_b_ex.fe_group,
     &ac->ac_b_ex.fe_start);
 ac->ac_b_ex.fe_len = len;
 ac->ac_status = AC_STATUS_FOUND;
 ac->ac_pa = pa;

 /* we don't correct pa_pstart or pa_len here to avoid
 * possible race when the group is being loaded concurrently
 * instead we correct pa later, after blocks are marked
 * in on-disk bitmap -- see ext4_mb_release_context()
 * Other CPUs are prevented from allocating from this pa by lg_mutex
 */
 mb_debug(ac->ac_sb, "use %u/%u from group pa %p\n",
   pa->pa_lstart, len, pa);
}

/*
 * Return the prealloc space that have minimal distance
 * from the goal block. @cpa is the prealloc
 * space that is having currently known minimal distance
 * from the goal block.
 */
static struct ext4_prealloc_space *
ext4_mb_check_group_pa(ext4_fsblk_t goal_block,
   struct ext4_prealloc_space *pa,
   struct ext4_prealloc_space *cpa)
{
 ext4_fsblk_t cur_distance, new_distance;

 if (cpa == NULL) {
  atomic_inc(&pa->pa_count);
  return pa;
 }
 cur_distance = abs(goal_block - cpa->pa_pstart);
 new_distance = abs(goal_block - pa->pa_pstart);

 if (cur_distance <= new_distance)
  return cpa;

 /* drop the previous reference */
 atomic_dec(&cpa->pa_count);
 atomic_inc(&pa->pa_count);
 return pa;
}

/*
 * check if found pa meets EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY
 */
static bool
ext4_mb_pa_goal_check(struct ext4_allocation_context *ac,
        struct ext4_prealloc_space *pa)
{
 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
 ext4_fsblk_t start;

 if (likely(!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY)))
  return true;

 /*
 * If EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY is set, ac_g_ex will not be adjusted
 * in ext4_mb_normalize_request and will keep same with ac_o_ex
 * from ext4_mb_initialize_context. Choose ac_g_ex here to keep
 * consistent with ext4_mb_find_by_goal.
 */
 start = pa->pa_pstart +
  (ac->ac_g_ex.fe_logical - pa->pa_lstart);
 if (ext4_grp_offs_to_block(ac->ac_sb, &ac->ac_g_ex) != start)
  return false;

 if (ac->ac_g_ex.fe_len > pa->pa_len -
     EXT4_B2C(sbi, ac->ac_g_ex.fe_logical - pa->pa_lstart))
  return false;

 return true;
}

/*
 * search goal blocks in preallocated space
 */
static noinline_for_stack bool
ext4_mb_use_preallocated(struct ext4_allocation_context *ac)
{
 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
 int order, i;
 struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
 struct ext4_locality_group *lg;
 struct ext4_prealloc_space *tmp_pa = NULL, *cpa = NULL;
 struct rb_node *iter;
 ext4_fsblk_t goal_block;

 /* only data can be preallocated */
 if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
  return false;

 /*
 * first, try per-file preallocation by searching the inode pa rbtree.
 *
 * Here, we can't do a direct traversal of the tree because
 * ext4_mb_discard_group_preallocation() can paralelly mark the pa
 * deleted and that can cause direct traversal to skip some entries.
 */
 read_lock(&ei->i_prealloc_lock);

 if (RB_EMPTY_ROOT(&ei->i_prealloc_node)) {
  goto try_group_pa;
 }

 /*
 * Step 1: Find a pa with logical start immediately adjacent to the
 * original logical start. This could be on the left or right.
 *
 * (tmp_pa->pa_lstart never changes so we can skip locking for it).
 */
 for (iter = ei->i_prealloc_node.rb_node; iter;
      iter = ext4_mb_pa_rb_next_iter(ac->ac_o_ex.fe_logical,
         tmp_pa->pa_lstart, iter)) {
  tmp_pa = rb_entry(iter, struct ext4_prealloc_space,
      pa_node.inode_node);
 }

 /*
 * Step 2: The adjacent pa might be to the right of logical start, find
 * the left adjacent pa. After this step we'd have a valid tmp_pa whose
 * logical start is towards the left of original request's logical start
 */
 if (tmp_pa->pa_lstart > ac->ac_o_ex.fe_logical) {
  struct rb_node *tmp;
  tmp = rb_prev(&tmp_pa->pa_node.inode_node);

  if (tmp) {
   tmp_pa = rb_entry(tmp, struct ext4_prealloc_space,
         pa_node.inode_node);
  } else {
   /*
 * If there is no adjacent pa to the left then finding
 * an overlapping pa is not possible hence stop searching
 * inode pa tree
 */
   goto try_group_pa;
  }
 }

 BUG_ON(!(tmp_pa && tmp_pa->pa_lstart <= ac->ac_o_ex.fe_logical));

 /*
 * Step 3: If the left adjacent pa is deleted, keep moving left to find
 * the first non deleted adjacent pa. After this step we should have a
 * valid tmp_pa which is guaranteed to be non deleted.
 */
 for (iter = &tmp_pa->pa_node.inode_node;; iter = rb_prev(iter)) {
  if (!iter) {
   /*
 * no non deleted left adjacent pa, so stop searching
 * inode pa tree
 */
   goto try_group_pa;
  }
  tmp_pa = rb_entry(iter, struct ext4_prealloc_space,
      pa_node.inode_node);
  spin_lock(&tmp_pa->pa_lock);
  if (tmp_pa->pa_deleted == 0) {
   /*
 * We will keep holding the pa_lock from
 * this point on because we don't want group discard
 * to delete this pa underneath us. Since group
 * discard is anyways an ENOSPC operation it
 * should be okay for it to wait a few more cycles.
 */
   break;
  } else {
   spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
  }
 }

 BUG_ON(!(tmp_pa && tmp_pa->pa_lstart <= ac->ac_o_ex.fe_logical));
 BUG_ON(tmp_pa->pa_deleted == 1);

 /*
 * Step 4: We now have the non deleted left adjacent pa. Only this
 * pa can possibly satisfy the request hence check if it overlaps
 * original logical start and stop searching if it doesn't.
 */
 if (ac->ac_o_ex.fe_logical >= pa_logical_end(sbi, tmp_pa)) {
  spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
  goto try_group_pa;
 }

 /* non-extent files can't have physical blocks past 2^32 */
 if (!(ext4_test_inode_flag(ac->ac_inode, EXT4_INODE_EXTENTS)) &&
     (tmp_pa->pa_pstart + EXT4_C2B(sbi, tmp_pa->pa_len) >
      EXT4_MAX_BLOCK_FILE_PHYS)) {
  /*
 * Since PAs don't overlap, we won't find any other PA to
 * satisfy this.
 */
  spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
  goto try_group_pa;
 }

 if (tmp_pa->pa_free && likely(ext4_mb_pa_goal_check(ac, tmp_pa))) {
  atomic_inc(&tmp_pa->pa_count);
  ext4_mb_use_inode_pa(ac, tmp_pa);
  spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
  read_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
  return true;
 } else {
  /*
 * We found a valid overlapping pa but couldn't use it because
 * it had no free blocks. This should ideally never happen
 * because:
 *
 * 1. When a new inode pa is added to rbtree it must have
 *    pa_free > 0 since otherwise we won't actually need
 *    preallocation.
 *
 * 2. An inode pa that is in the rbtree can only have it's
 *    pa_free become zero when another thread calls:
 *      ext4_mb_new_blocks
 *       ext4_mb_use_preallocated
 *        ext4_mb_use_inode_pa
 *
 * 3. Further, after the above calls make pa_free == 0, we will
 *    immediately remove it from the rbtree in:
 *      ext4_mb_new_blocks
 *       ext4_mb_release_context
 *        ext4_mb_put_pa
 *
 * 4. Since the pa_free becoming 0 and pa_free getting removed
 * from tree both happen in ext4_mb_new_blocks, which is always
 * called with i_data_sem held for data allocations, we can be
 * sure that another process will never see a pa in rbtree with
 * pa_free == 0.
 */
  WARN_ON_ONCE(tmp_pa->pa_free == 0);
 }
 spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
try_group_pa:
 read_unlock(&ei->i_prealloc_lock);

 /* can we use group allocation? */
 if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC))
  return false;

 /* inode may have no locality group for some reason */
 lg = ac->ac_lg;
 if (lg == NULL)
  return false;
 order  = fls(ac->ac_o_ex.fe_len) - 1;
 if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
  /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
  order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;

 goal_block = ext4_grp_offs_to_block(ac->ac_sb, &ac->ac_g_ex);
 /*
 * search for the prealloc space that is having
 * minimal distance from the goal block.
 */
 for (i = order; i < PREALLOC_TB_SIZE; i++) {
  rcu_read_lock();
  list_for_each_entry_rcu(tmp_pa, &lg->lg_prealloc_list[i],
     pa_node.lg_list) {
   spin_lock(&tmp_pa->pa_lock);
   if (tmp_pa->pa_deleted == 0 &&
     tmp_pa->pa_free >= ac->ac_o_ex.fe_len) {

    cpa = ext4_mb_check_group_pa(goal_block,
        tmp_pa, cpa);
   }
   spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
  }
  rcu_read_unlock();
 }
 if (cpa) {
  ext4_mb_use_group_pa(ac, cpa);
  return true;
 }
 return false;
}

/*
 * the function goes through all preallocation in this group and marks them
 * used in in-core bitmap. buddy must be generated from this bitmap
 * Need to be called with ext4 group lock held
 */
static noinline_for_stack
void ext4_mb_generate_from_pa(struct super_block *sb, void *bitmap,
     ext4_group_t group)
{
 struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
 struct ext4_prealloc_space *pa;
 struct list_head *cur;
 ext4_group_t groupnr;
 ext4_grpblk_t start;
 int preallocated = 0;
 int len;

 if (!grp)
  return;

 /* all form of preallocation discards first load group,
 * so the only competing code is preallocation use.
 * we don't need any locking here
 * notice we do NOT ignore preallocations with pa_deleted
 * otherwise we could leave used blocks available for
 * allocation in buddy when concurrent ext4_mb_put_pa()
 * is dropping preallocation
 */
 list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
  pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space, pa_group_list);
  spin_lock(&pa->pa_lock);
  ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
          &groupnr, &start);
  len = pa->pa_len;
  spin_unlock(&pa->pa_lock);
  if (unlikely(len == 0))
   continue;
  BUG_ON(groupnr != group);
  mb_set_bits(bitmap, start, len);
  preallocated += len;
 }
 mb_debug(sb, "preallocated %d for group %u\n", preallocated, group);
}

static void ext4_mb_mark_pa_deleted(struct super_block *sb,
        struct ext4_prealloc_space *pa)
{
 struct ext4_inode_info *ei;

 if (pa->pa_deleted) {
  ext4_warning(sb, "deleted pa, type:%d, pblk:%llu, lblk:%u, len:%d\n",
        pa->pa_type, pa->pa_pstart, pa->pa_lstart,
        pa->pa_len);
  return;
 }

 pa->pa_deleted = 1;

 if (pa->pa_type == MB_INODE_PA) {
  ei = EXT4_I(pa->pa_inode);
  atomic_dec(&ei->i_prealloc_active);
 }
}

static inline void ext4_mb_pa_free(struct ext4_prealloc_space *pa)
{
 BUG_ON(!pa);
 BUG_ON(atomic_read(&pa->pa_count));
 BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
 kmem_cache_free(ext4_pspace_cachep, pa);
}

static void ext4_mb_pa_callback(struct rcu_head *head)
{
 struct ext4_prealloc_space *pa;

 pa = container_of(head, struct ext4_prealloc_space, u.pa_rcu);
 ext4_mb_pa_free(pa);
}

/*
 * drops a reference to preallocated space descriptor
 * if this was the last reference and the space is consumed
 */
static void ext4_mb_put_pa(struct ext4_allocation_context *ac,
   struct super_block *sb, struct ext4_prealloc_space *pa)
{
 ext4_group_t grp;
 ext4_fsblk_t grp_blk;
 struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);

 /* in this short window concurrent discard can set pa_deleted */
 spin_lock(&pa->pa_lock);
 if (!atomic_dec_and_test(&pa->pa_count) || pa->pa_free != 0) {
  spin_unlock(&pa->pa_lock);
  return;
 }

 if (pa->pa_deleted == 1) {
  spin_unlock(&pa->pa_lock);
  return;
 }

 ext4_mb_mark_pa_deleted(sb, pa);
 spin_unlock(&pa->pa_lock);

 grp_blk = pa->pa_pstart;
 /*
 * If doing group-based preallocation, pa_pstart may be in the
 * next group when pa is used up
 */
 if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA)
  grp_blk--;

 grp = ext4_get_group_number(sb, grp_blk);

 /*
 * possible race:
 *
 *  P1 (buddy init) P2 (regular allocation)
 * find block B in PA
 *  copy on-disk bitmap to buddy
 *   mark B in on-disk bitmap
 * drop PA from group
 *  mark all PAs in buddy
 *
 * thus, P1 initializes buddy with B available. to prevent this
 * we make "copy" and "mark all PAs" atomic and serialize "drop PA"
 * against that pair
 */
 ext4_lock_group(sb, grp);
 list_del(&pa->pa_group_list);
 ext4_unlock_group(sb, grp);

 if (pa->pa_type == MB_INODE_PA) {
  write_lock(pa->pa_node_lock.inode_lock);
  rb_erase(&pa->pa_node.inode_node, &ei->i_prealloc_node);
  write_unlock(pa->pa_node_lock.inode_lock);
  ext4_mb_pa_free(pa);
 } else {
  spin_lock(pa->pa_node_lock.lg_lock);
  list_del_rcu(&pa->pa_node.lg_list);
  spin_unlock(pa->pa_node_lock.lg_lock);
  call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
 }
}

static void ext4_mb_pa_rb_insert(struct rb_root *root, struct rb_node *new)
{
 struct rb_node **iter = &root->rb_node, *parent = NULL;
 struct ext4_prealloc_space *iter_pa, *new_pa;
 ext4_lblk_t iter_start, new_start;

 while (*iter) {
  iter_pa = rb_entry(*iter, struct ext4_prealloc_space,
       pa_node.inode_node);
  new_pa = rb_entry(new, struct ext4_prealloc_space,
       pa_node.inode_node);
  iter_start = iter_pa->pa_lstart;
  new_start = new_pa->pa_lstart;

  parent = *iter;
  if (new_start < iter_start)
   iter = &((*iter)->rb_left);
  else
   iter = &((*iter)->rb_right);
 }

 rb_link_node(new, parent, iter);
 rb_insert_color(new, root);
}

/*
 * creates new preallocated space for given inode
 */
static noinline_for_stack void
ext4_mb_new_inode_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
{
 struct super_block *sb = ac->ac_sb;
 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
 struct ext4_prealloc_space *pa;
 struct ext4_group_info *grp;
 struct ext4_inode_info *ei;

 /* preallocate only when found space is larger then requested */
 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
 BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
 BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
 BUG_ON(ac->ac_pa == NULL);

 pa = ac->ac_pa;

 if (ac->ac_b_ex.fe_len < ac->ac_orig_goal_len) {
  struct ext4_free_extent ex = {
   .fe_logical = ac->ac_g_ex.fe_logical,
   .fe_len = ac->ac_orig_goal_len,
  };
  loff_t orig_goal_end = extent_logical_end(sbi, &ex);
  loff_t o_ex_end = extent_logical_end(sbi, &ac->ac_o_ex);

  /*
 * We can't allocate as much as normalizer wants, so we try
 * to get proper lstart to cover the original request, except
 * when the goal doesn't cover the original request as below:
 *
 * orig_ex:2045/2055(10), isize:8417280 -> normalized:0/2048
 * best_ex:0/200(200) -> adjusted: 1848/2048(200)
 */
  BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_logical > ac->ac_o_ex.fe_logical);
  BUG_ON(ac->ac_g_ex.fe_len < ac->ac_o_ex.fe_len);

  /*
 * Use the below logic for adjusting best extent as it keeps
 * fragmentation in check while ensuring logical range of best
 * extent doesn't overflow out of goal extent:
 *
 * 1. Check if best ex can be kept at end of goal (before
 *    cr_best_avail trimmed it) and still cover original start
 * 2. Else, check if best ex can be kept at start of goal and
 *    still cover original end
 * 3. Else, keep the best ex at start of original request.
 */
  ex.fe_len = ac->ac_b_ex.fe_len;

  ex.fe_logical = orig_goal_end - EXT4_C2B(sbi, ex.fe_len);
  if (ac->ac_o_ex.fe_logical >= ex.fe_logical)
   goto adjust_bex;

  ex.fe_logical = ac->ac_g_ex.fe_logical;
  if (o_ex_end <= extent_logical_end(sbi, &ex))
   goto adjust_bex;

  ex.fe_logical = ac->ac_o_ex.fe_logical;
adjust_bex:
  ac->ac_b_ex.fe_logical = ex.fe_logical;

  BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_logical < ac->ac_b_ex.fe_logical);
  BUG_ON(extent_logical_end(sbi, &ex) > orig_goal_end);
 }

 pa->pa_lstart = ac->ac_b_ex.fe_logical;
 pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
 pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
 pa->pa_free = pa->pa_len;
 spin_lock_init(&pa->pa_lock);
 INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
 pa->pa_deleted = 0;
 pa->pa_type = MB_INODE_PA;

 mb_debug(sb, "new inode pa %p: %llu/%d for %u\n", pa, pa->pa_pstart,
   pa->pa_len, pa->pa_lstart);
 trace_ext4_mb_new_inode_pa(ac, pa);

 atomic_add(pa->pa_free, &sbi->s_mb_preallocated);
 ext4_mb_use_inode_pa(ac, pa);

 ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
 grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
 if (!grp)
  return;

 pa->pa_node_lock.inode_lock = &ei->i_prealloc_lock;
 pa->pa_inode = ac->ac_inode;

 list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);

 write_lock(pa->pa_node_lock.inode_lock);
 ext4_mb_pa_rb_insert(&ei->i_prealloc_node, &pa->pa_node.inode_node);
 write_unlock(pa->pa_node_lock.inode_lock);
 atomic_inc(&ei->i_prealloc_active);
}

/*
 * creates new preallocated space for locality group inodes belongs to
 */
static noinline_for_stack void
ext4_mb_new_group_pa(struct ext4_allocation_context *ac)
{
 struct super_block *sb = ac->ac_sb;
 struct ext4_locality_group *lg;
 struct ext4_prealloc_space *pa;
 struct ext4_group_info *grp;

 /* preallocate only when found space is larger then requested */
 BUG_ON(ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_b_ex.fe_len);
 BUG_ON(ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND);
 BUG_ON(!S_ISREG(ac->ac_inode->i_mode));
 BUG_ON(ac->ac_pa == NULL);

 pa = ac->ac_pa;

 pa->pa_pstart = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
 pa->pa_lstart = pa->pa_pstart;
 pa->pa_len = ac->ac_b_ex.fe_len;
 pa->pa_free = pa->pa_len;
 spin_lock_init(&pa->pa_lock);
 INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_node.lg_list);
 INIT_LIST_HEAD(&pa->pa_group_list);
 pa->pa_deleted = 0;
 pa->pa_type = MB_GROUP_PA;

 mb_debug(sb, "new group pa %p: %llu/%d for %u\n", pa, pa->pa_pstart,
   pa->pa_len, pa->pa_lstart);
 trace_ext4_mb_new_group_pa(ac, pa);

 ext4_mb_use_group_pa(ac, pa);
 atomic_add(pa->pa_free, &EXT4_SB(sb)->s_mb_preallocated);

 grp = ext4_get_group_info(sb, ac->ac_b_ex.fe_group);
 if (!grp)
  return;
 lg = ac->ac_lg;
 BUG_ON(lg == NULL);

 pa->pa_node_lock.lg_lock = &lg->lg_prealloc_lock;
 pa->pa_inode = NULL;

 list_add(&pa->pa_group_list, &grp->bb_prealloc_list);

 /*
 * We will later add the new pa to the right bucket
 * after updating the pa_free in ext4_mb_release_context
 */
}

static void ext4_mb_new_preallocation(struct ext4_allocation_context *ac)
{
 if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
  ext4_mb_new_group_pa(ac);
 else
  ext4_mb_new_inode_pa(ac);
}

/*
 * finds all unused blocks in on-disk bitmap, frees them in
 * in-core bitmap and buddy.
 * @pa must be unlinked from inode and group lists, so that
 * nobody else can find/use it.
 * the caller MUST hold group/inode locks.
 * TODO: optimize the case when there are no in-core structures yet
 */
static noinline_for_stack void
ext4_mb_release_inode_pa(struct ext4_buddy *e4b, struct buffer_head *bitmap_bh,
   struct ext4_prealloc_space *pa)
{
 struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
 unsigned int end;
 unsigned int next;
 ext4_group_t group;
 ext4_grpblk_t bit;
 unsigned long long grp_blk_start;
 int free = 0;

 BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
 grp_blk_start = pa->pa_pstart - EXT4_C2B(sbi, bit);
 BUG_ON(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0);
 end = bit + pa->pa_len;

 while (bit < end) {
  bit = mb_find_next_zero_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
  if (bit >= end)
   break;
  next = mb_find_next_bit(bitmap_bh->b_data, end, bit);
  mb_debug(sb, "free preallocated %u/%u in group %u\n",
    (unsigned) ext4_group_first_block_no(sb, group) + bit,
    (unsigned) next - bit, (unsigned) group);
  free += next - bit;

  trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, next - bit);
  trace_ext4_mb_release_inode_pa(pa, (grp_blk_start +
          EXT4_C2B(sbi, bit)),
            next - bit);
  mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, next - bit);
  bit = next + 1;
 }
 if (free != pa->pa_free) {
  ext4_msg(e4b->bd_sb, KERN_CRIT,
    "pa %p: logic %lu, phys. %lu, len %d",
    pa, (unsigned long) pa->pa_lstart,
    (unsigned long) pa->pa_pstart,
    pa->pa_len);
  ext4_grp_locked_error(sb, group, 0, 0, "free %u, pa_free %u",
     free, pa->pa_free);
  /*
 * pa is already deleted so we use the value obtained
 * from the bitmap and continue.
 */
 }
 atomic_add(free, &sbi->s_mb_discarded);
}

static noinline_for_stack void
ext4_mb_release_group_pa(struct ext4_buddy *e4b,
    struct ext4_prealloc_space *pa)
{
 struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
 ext4_group_t group;
 ext4_grpblk_t bit;

 trace_ext4_mb_release_group_pa(sb, pa);
 BUG_ON(pa->pa_deleted == 0);
 ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart, &group, &bit);
 if (unlikely(group != e4b->bd_group && pa->pa_len != 0)) {
  ext4_warning(sb, "bad group: expected %u, group %u, pa_start %llu",
        e4b->bd_group, group, pa->pa_pstart);
  return;
 }
 mb_free_blocks(pa->pa_inode, e4b, bit, pa->pa_len);
 atomic_add(pa->pa_len, &EXT4_SB(sb)->s_mb_discarded);
 trace_ext4_mballoc_discard(sb, NULL, group, bit, pa->pa_len);
}

/*
 * releases all preallocations in given group
 *
 * first, we need to decide discard policy:
 * - when do we discard
 *   1) ENOSPC
 * - how many do we discard
 *   1) how many requested
 */
static noinline_for_stack int
ext4_mb_discard_group_preallocations(struct super_block *sb,
         ext4_group_t group, int *busy)
{
 struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, group);
 struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
 struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
 LIST_HEAD(list);
 struct ext4_buddy e4b;
 struct ext4_inode_info *ei;
 int err;
 int free = 0;

 if (!grp)
  return 0;
 mb_debug(sb, "discard preallocation for group %u\n", group);
 if (list_empty(&grp->bb_prealloc_list))
  goto out_dbg;

 bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
 if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
  err = PTR_ERR(bitmap_bh);
  ext4_error_err(sb, -err,
          "Error %d reading block bitmap for %u",
          err, group);
  goto out_dbg;
 }

 err = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
 if (err) {
  ext4_warning(sb, "Error %d loading buddy information for %u",
        err, group);
  put_bh(bitmap_bh);
  goto out_dbg;
 }

 ext4_lock_group(sb, group);
 list_for_each_entry_safe(pa, tmp,
    &grp->bb_prealloc_list, pa_group_list) {
  spin_lock(&pa->pa_lock);
  if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
   spin_unlock(&pa->pa_lock);
   *busy = 1;
   continue;
  }
  if (pa->pa_deleted) {
   spin_unlock(&pa->pa_lock);
   continue;
  }

  /* seems this one can be freed ... */
  ext4_mb_mark_pa_deleted(sb, pa);

  if (!free)
   this_cpu_inc(discard_pa_seq);

  /* we can trust pa_free ... */
  free += pa->pa_free;

  spin_unlock(&pa->pa_lock);

  list_del(&pa->pa_group_list);
  list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
 }

 /* now free all selected PAs */
 list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {

  /* remove from object (inode or locality group) */
  if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA) {
   spin_lock(pa->pa_node_lock.lg_lock);
   list_del_rcu(&pa->pa_node.lg_list);
   spin_unlock(pa->pa_node_lock.lg_lock);
  } else {
   write_lock(pa->pa_node_lock.inode_lock);
   ei = EXT4_I(pa->pa_inode);
   rb_erase(&pa->pa_node.inode_node, &ei->i_prealloc_node);
   write_unlock(pa->pa_node_lock.inode_lock);
  }

  list_del(&pa->u.pa_tmp_list);

  if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA) {
   ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
   call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
  } else {
   ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
   ext4_mb_pa_free(pa);
  }
 }

 ext4_unlock_group(sb, group);
 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
 put_bh(bitmap_bh);
out_dbg:
 mb_debug(sb, "discarded (%d) blocks preallocated for group %u bb_free (%d)\n",
   free, group, grp->bb_free);
 return free;
}

/*
 * releases all non-used preallocated blocks for given inode
 *
 * It's important to discard preallocations under i_data_sem
 * We don't want another block to be served from the prealloc
 * space when we are discarding the inode prealloc space.
 *
 * FIXME!! Make sure it is valid at all the call sites
 */
void ext4_discard_preallocations(struct inode *inode)
{
 struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(inode);
 struct super_block *sb = inode->i_sb;
 struct buffer_head *bitmap_bh = NULL;
 struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;
 ext4_group_t group = 0;
 LIST_HEAD(list);
 struct ext4_buddy e4b;
 struct rb_node *iter;
 int err;

 if (!S_ISREG(inode->i_mode))
  return;

 if (EXT4_SB(sb)->s_mount_state & EXT4_FC_REPLAY)
  return;

 mb_debug(sb, "discard preallocation for inode %lu\n",
   inode->i_ino);
 trace_ext4_discard_preallocations(inode,
   atomic_read(&ei->i_prealloc_active));

repeat:
 /* first, collect all pa's in the inode */
 write_lock(&ei->i_prealloc_lock);
 for (iter = rb_first(&ei->i_prealloc_node); iter;
      iter = rb_next(iter)) {
  pa = rb_entry(iter, struct ext4_prealloc_space,
         pa_node.inode_node);
  BUG_ON(pa->pa_node_lock.inode_lock != &ei->i_prealloc_lock);

  spin_lock(&pa->pa_lock);
  if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
   /* this shouldn't happen often - nobody should
 * use preallocation while we're discarding it */
   spin_unlock(&pa->pa_lock);
   write_unlock(&ei->i_prealloc_lock);
   ext4_msg(sb, KERN_ERR,
     "uh-oh! used pa while discarding");
   WARN_ON(1);
   schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
   goto repeat;

  }
  if (pa->pa_deleted == 0) {
   ext4_mb_mark_pa_deleted(sb, pa);
   spin_unlock(&pa->pa_lock);
   rb_erase(&pa->pa_node.inode_node, &ei->i_prealloc_node);
   list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &list);
   continue;
  }

  /* someone is deleting pa right now */
  spin_unlock(&pa->pa_lock);
  write_unlock(&ei->i_prealloc_lock);

  /* we have to wait here because pa_deleted
 * doesn't mean pa is already unlinked from
 * the list. as we might be called from
 * ->clear_inode() the inode will get freed
 * and concurrent thread which is unlinking
 * pa from inode's list may access already
 * freed memory, bad-bad-bad */

  /* XXX: if this happens too often, we can
 * add a flag to force wait only in case
 * of ->clear_inode(), but not in case of
 * regular truncate */
  schedule_timeout_uninterruptible(HZ);
  goto repeat;
 }
 write_unlock(&ei->i_prealloc_lock);

 list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &list, u.pa_tmp_list) {
  BUG_ON(pa->pa_type != MB_INODE_PA);
  group = ext4_get_group_number(sb, pa->pa_pstart);

  err = ext4_mb_load_buddy_gfp(sb, group, &e4b,
          GFP_NOFS|__GFP_NOFAIL);
  if (err) {
   ext4_error_err(sb, -err, "Error %d loading buddy information for %u",
           err, group);
   continue;
  }

  bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
  if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
   err = PTR_ERR(bitmap_bh);
   ext4_error_err(sb, -err, "Error %d reading block bitmap for %u",
           err, group);
   ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
   continue;
  }

  ext4_lock_group(sb, group);
  list_del(&pa->pa_group_list);
  ext4_mb_release_inode_pa(&e4b, bitmap_bh, pa);
  ext4_unlock_group(sb, group);

  ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
  put_bh(bitmap_bh);

  list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
  ext4_mb_pa_free(pa);
 }
}

static int ext4_mb_pa_alloc(struct ext4_allocation_context *ac)
{
 struct ext4_prealloc_space *pa;

 BUG_ON(ext4_pspace_cachep == NULL);
 pa = kmem_cache_zalloc(ext4_pspace_cachep, GFP_NOFS);
 if (!pa)
  return -ENOMEM;
 atomic_set(&pa->pa_count, 1);
 ac->ac_pa = pa;
 return 0;
}

static void ext4_mb_pa_put_free(struct ext4_allocation_context *ac)
{
 struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;

 BUG_ON(!pa);
 ac->ac_pa = NULL;
 WARN_ON(!atomic_dec_and_test(&pa->pa_count));
 /*
 * current function is only called due to an error or due to
 * len of found blocks < len of requested blocks hence the PA has not
 * been added to grp->bb_prealloc_list. So we don't need to lock it
 */
 pa->pa_deleted = 1;
 ext4_mb_pa_free(pa);
}

#ifdef CONFIG_EXT4_DEBUG
static inline void ext4_mb_show_pa(struct super_block *sb)
{
 ext4_group_t i, ngroups;

 if (ext4_emergency_state(sb))
  return;

 ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
 mb_debug(sb, "groups: ");
 for (i = 0; i < ngroups; i++) {
  struct ext4_group_info *grp = ext4_get_group_info(sb, i);
  struct ext4_prealloc_space *pa;
  ext4_grpblk_t start;
  struct list_head *cur;

  if (!grp)
   continue;
  ext4_lock_group(sb, i);
  list_for_each(cur, &grp->bb_prealloc_list) {
   pa = list_entry(cur, struct ext4_prealloc_space,
     pa_group_list);
   spin_lock(&pa->pa_lock);
   ext4_get_group_no_and_offset(sb, pa->pa_pstart,
           NULL, &start);
   spin_unlock(&pa->pa_lock);
   mb_debug(sb, "PA:%u:%d:%d\n", i, start,
     pa->pa_len);
  }
  ext4_unlock_group(sb, i);
  mb_debug(sb, "%u: %d/%d\n", i, grp->bb_free,
    grp->bb_fragments);
 }
}

static void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
{
 struct super_block *sb = ac->ac_sb;

 if (ext4_emergency_state(sb))
  return;

 mb_debug(sb, "Can't allocate:"
   " Allocation context details:");
 mb_debug(sb, "status %u flags 0x%x",
   ac->ac_status, ac->ac_flags);
 mb_debug(sb, "orig %lu/%lu/%lu@%lu, "
   "goal %lu/%lu/%lu@%lu, "
   "best %lu/%lu/%lu@%lu cr %d",
   (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_group,
   (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_start,
   (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_len,
   (unsigned long)ac->ac_o_ex.fe_logical,
   (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_group,
   (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_start,
   (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_len,
   (unsigned long)ac->ac_g_ex.fe_logical,
   (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_group,
   (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_start,
   (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_len,
   (unsigned long)ac->ac_b_ex.fe_logical,
   (int)ac->ac_criteria);
 mb_debug(sb, "%u found", ac->ac_found);
 mb_debug(sb, "used pa: %s, ", str_yes_no(ac->ac_pa));
 if (ac->ac_pa)
  mb_debug(sb, "pa_type %s\n", ac->ac_pa->pa_type == MB_GROUP_PA ?
    "group pa" : "inode pa");
 ext4_mb_show_pa(sb);
}
#else
static inline void ext4_mb_show_pa(struct super_block *sb)
{
}
static inline void ext4_mb_show_ac(struct ext4_allocation_context *ac)
{
 ext4_mb_show_pa(ac->ac_sb);
}
#endif

/*
 * We use locality group preallocation for small size file. The size of the
 * file is determined by the current size or the resulting size after
 * allocation which ever is larger
 *
 * One can tune this size via /sys/fs/ext4/<partition>/mb_stream_req
 */
static void ext4_mb_group_or_file(struct ext4_allocation_context *ac)
{
 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
 int bsbits = ac->ac_sb->s_blocksize_bits;
 loff_t size, isize;
 bool inode_pa_eligible, group_pa_eligible;

 if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_DATA))
  return;

 if (unlikely(ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GOAL_ONLY))
  return;

 group_pa_eligible = sbi->s_mb_group_prealloc > 0;
 inode_pa_eligible = true;
 size = extent_logical_end(sbi, &ac->ac_o_ex);
 isize = (i_size_read(ac->ac_inode) + ac->ac_sb->s_blocksize - 1)
  >> bsbits;

 /* No point in using inode preallocation for closed files */
 if ((size == isize) && !ext4_fs_is_busy(sbi) &&
     !inode_is_open_for_write(ac->ac_inode))
  inode_pa_eligible = false;

 size = max(size, isize);
 /* Don't use group allocation for large files */
 if (size > sbi->s_mb_stream_request)
  group_pa_eligible = false;

 if (!group_pa_eligible) {
  if (inode_pa_eligible)
   ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
  else
   ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
  return;
 }

 BUG_ON(ac->ac_lg != NULL);
 /*
 * locality group prealloc space are per cpu. The reason for having
 * per cpu locality group is to reduce the contention between block
 * request from multiple CPUs.
 */
 ac->ac_lg = raw_cpu_ptr(sbi->s_locality_groups);

 /* we're going to use group allocation */
 ac->ac_flags |= EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC;

 /* serialize all allocations in the group */
 mutex_lock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
}

static noinline_for_stack void
ext4_mb_initialize_context(struct ext4_allocation_context *ac,
    struct ext4_allocation_request *ar)
{
 struct super_block *sb = ar->inode->i_sb;
 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
 struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;
 ext4_group_t group;
 unsigned int len;
 ext4_fsblk_t goal;
 ext4_grpblk_t block;

 /* we can't allocate > group size */
 len = ar->len;

 /* just a dirty hack to filter too big requests  */
 if (len >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb))
  len = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);

 /* start searching from the goal */
 goal = ar->goal;
 if (goal < le32_to_cpu(es->s_first_data_block) ||
   goal >= ext4_blocks_count(es))
  goal = le32_to_cpu(es->s_first_data_block);
 ext4_get_group_no_and_offset(sb, goal, &group, &block);

 /* set up allocation goals */
 ac->ac_b_ex.fe_logical = EXT4_LBLK_CMASK(sbi, ar->logical);
 ac->ac_status = AC_STATUS_CONTINUE;
 ac->ac_sb = sb;
 ac->ac_inode = ar->inode;
 ac->ac_o_ex.fe_logical = ac->ac_b_ex.fe_logical;
 ac->ac_o_ex.fe_group = group;
 ac->ac_o_ex.fe_start = block;
 ac->ac_o_ex.fe_len = len;
 ac->ac_g_ex = ac->ac_o_ex;
 ac->ac_orig_goal_len = ac->ac_g_ex.fe_len;
 ac->ac_flags = ar->flags;

 /* we have to define context: we'll work with a file or
 * locality group. this is a policy, actually */
 ext4_mb_group_or_file(ac);

 mb_debug(sb, "init ac: %u blocks @ %u, goal %u, flags 0x%x, 2^%d, "
   "left: %u/%u, right %u/%u to %swritable\n",
   (unsigned) ar->len, (unsigned) ar->logical,
   (unsigned) ar->goal, ac->ac_flags, ac->ac_2order,
   (unsigned) ar->lleft, (unsigned) ar->pleft,
   (unsigned) ar->lright, (unsigned) ar->pright,
   inode_is_open_for_write(ar->inode) ? "" : "non-");
}

static noinline_for_stack void
ext4_mb_discard_lg_preallocations(struct super_block *sb,
     struct ext4_locality_group *lg,
     int order, int total_entries)
{
 ext4_group_t group = 0;
 struct ext4_buddy e4b;
 LIST_HEAD(discard_list);
 struct ext4_prealloc_space *pa, *tmp;

 mb_debug(sb, "discard locality group preallocation\n");

 spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
 list_for_each_entry_rcu(pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
    pa_node.lg_list,
    lockdep_is_held(&lg->lg_prealloc_lock)) {
  spin_lock(&pa->pa_lock);
  if (atomic_read(&pa->pa_count)) {
   /*
 * This is the pa that we just used
 * for block allocation. So don't
 * free that
 */
   spin_unlock(&pa->pa_lock);
   continue;
  }
  if (pa->pa_deleted) {
   spin_unlock(&pa->pa_lock);
   continue;
  }
  /* only lg prealloc space */
  BUG_ON(pa->pa_type != MB_GROUP_PA);

  /* seems this one can be freed ... */
  ext4_mb_mark_pa_deleted(sb, pa);
  spin_unlock(&pa->pa_lock);

  list_del_rcu(&pa->pa_node.lg_list);
  list_add(&pa->u.pa_tmp_list, &discard_list);

  total_entries--;
  if (total_entries <= 5) {
   /*
 * we want to keep only 5 entries
 * allowing it to grow to 8. This
 * mak sure we don't call discard
 * soon for this list.
 */
   break;
  }
 }
 spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);

 list_for_each_entry_safe(pa, tmp, &discard_list, u.pa_tmp_list) {
  int err;

  group = ext4_get_group_number(sb, pa->pa_pstart);
  err = ext4_mb_load_buddy_gfp(sb, group, &e4b,
          GFP_NOFS|__GFP_NOFAIL);
  if (err) {
   ext4_error_err(sb, -err, "Error %d loading buddy information for %u",
           err, group);
   continue;
  }
  ext4_lock_group(sb, group);
  list_del(&pa->pa_group_list);
  ext4_mb_release_group_pa(&e4b, pa);
  ext4_unlock_group(sb, group);

  ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
  list_del(&pa->u.pa_tmp_list);
  call_rcu(&(pa)->u.pa_rcu, ext4_mb_pa_callback);
 }
}

/*
 * We have incremented pa_count. So it cannot be freed at this
 * point. Also we hold lg_mutex. So no parallel allocation is
 * possible from this lg. That means pa_free cannot be updated.
 *
 * A parallel ext4_mb_discard_group_preallocations is possible.
 * which can cause the lg_prealloc_list to be updated.
 */

static void ext4_mb_add_n_trim(struct ext4_allocation_context *ac)
{
 int order, added = 0, lg_prealloc_count = 1;
 struct super_block *sb = ac->ac_sb;
 struct ext4_locality_group *lg = ac->ac_lg;
 struct ext4_prealloc_space *tmp_pa, *pa = ac->ac_pa;

 order = fls(pa->pa_free) - 1;
 if (order > PREALLOC_TB_SIZE - 1)
  /* The max size of hash table is PREALLOC_TB_SIZE */
  order = PREALLOC_TB_SIZE - 1;
 /* Add the prealloc space to lg */
 spin_lock(&lg->lg_prealloc_lock);
 list_for_each_entry_rcu(tmp_pa, &lg->lg_prealloc_list[order],
    pa_node.lg_list,
    lockdep_is_held(&lg->lg_prealloc_lock)) {
  spin_lock(&tmp_pa->pa_lock);
  if (tmp_pa->pa_deleted) {
   spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
   continue;
  }
  if (!added && pa->pa_free < tmp_pa->pa_free) {
   /* Add to the tail of the previous entry */
   list_add_tail_rcu(&pa->pa_node.lg_list,
      &tmp_pa->pa_node.lg_list);
   added = 1;
   /*
 * we want to count the total
 * number of entries in the list
 */
  }
  spin_unlock(&tmp_pa->pa_lock);
  lg_prealloc_count++;
 }
 if (!added)
  list_add_tail_rcu(&pa->pa_node.lg_list,
     &lg->lg_prealloc_list[order]);
 spin_unlock(&lg->lg_prealloc_lock);

 /* Now trim the list to be not more than 8 elements */
 if (lg_prealloc_count > 8)
  ext4_mb_discard_lg_preallocations(sb, lg,
        order, lg_prealloc_count);
}

/*
 * release all resource we used in allocation
 */
static void ext4_mb_release_context(struct ext4_allocation_context *ac)
{
 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
 struct ext4_prealloc_space *pa = ac->ac_pa;
 if (pa) {
  if (pa->pa_type == MB_GROUP_PA) {
   /* see comment in ext4_mb_use_group_pa() */
   spin_lock(&pa->pa_lock);
   pa->pa_pstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
   pa->pa_lstart += EXT4_C2B(sbi, ac->ac_b_ex.fe_len);
   pa->pa_free -= ac->ac_b_ex.fe_len;
   pa->pa_len -= ac->ac_b_ex.fe_len;
   spin_unlock(&pa->pa_lock);

   /*
 * We want to add the pa to the right bucket.
 * Remove it from the list and while adding
 * make sure the list to which we are adding
 * doesn't grow big.
 */
   if (likely(pa->pa_free)) {
    spin_lock(pa->pa_node_lock.lg_lock);
    list_del_rcu(&pa->pa_node.lg_list);
    spin_unlock(pa->pa_node_lock.lg_lock);
    ext4_mb_add_n_trim(ac);
   }
  }

  ext4_mb_put_pa(ac, ac->ac_sb, pa);
 }
 if (ac->ac_bitmap_folio)
  folio_put(ac->ac_bitmap_folio);
 if (ac->ac_buddy_folio)
  folio_put(ac->ac_buddy_folio);
 if (ac->ac_flags & EXT4_MB_HINT_GROUP_ALLOC)
  mutex_unlock(&ac->ac_lg->lg_mutex);
 ext4_mb_collect_stats(ac);
}

static int ext4_mb_discard_preallocations(struct super_block *sb, int needed)
{
 ext4_group_t i, ngroups = ext4_get_groups_count(sb);
 int ret;
 int freed = 0, busy = 0;
 int retry = 0;

 trace_ext4_mb_discard_preallocations(sb, needed);

 if (needed == 0)
  needed = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) + 1;
 repeat:
 for (i = 0; i < ngroups && needed > 0; i++) {
  ret = ext4_mb_discard_group_preallocations(sb, i, &busy);
  freed += ret;
  needed -= ret;
  cond_resched();
 }

 if (needed > 0 && busy && ++retry < 3) {
  busy = 0;
  goto repeat;
 }

 return freed;
}

static bool ext4_mb_discard_preallocations_should_retry(struct super_block *sb,
   struct ext4_allocation_context *ac, u64 *seq)
{
 int freed;
 u64 seq_retry = 0;
 bool ret = false;

 freed = ext4_mb_discard_preallocations(sb, ac->ac_o_ex.fe_len);
 if (freed) {
  ret = true;
  goto out_dbg;
 }
 seq_retry = ext4_get_discard_pa_seq_sum();
 if (!(ac->ac_flags & EXT4_MB_STRICT_CHECK) || seq_retry != *seq) {
  ac->ac_flags |= EXT4_MB_STRICT_CHECK;
  *seq = seq_retry;
  ret = true;
 }

out_dbg:
 mb_debug(sb, "freed %d, retry ? %s\n", freed, str_yes_no(ret));
 return ret;
}

/*
 * Simple allocator for Ext4 fast commit replay path. It searches for blocks
 * linearly starting at the goal block and also excludes the blocks which
 * are going to be in use after fast commit replay.
 */
static ext4_fsblk_t
ext4_mb_new_blocks_simple(struct ext4_allocation_request *ar, int *errp)
{
 struct buffer_head *bitmap_bh;
 struct super_block *sb = ar->inode->i_sb;
 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
 ext4_group_t group, nr;
 ext4_grpblk_t blkoff;
 ext4_grpblk_t max = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
 ext4_grpblk_t i = 0;
 ext4_fsblk_t goal, block;
 struct ext4_super_block *es = sbi->s_es;

 goal = ar->goal;
 if (goal < le32_to_cpu(es->s_first_data_block) ||
   goal >= ext4_blocks_count(es))
  goal = le32_to_cpu(es->s_first_data_block);

 ar->len = 0;
 ext4_get_group_no_and_offset(sb, goal, &group, &blkoff);
 for (nr = ext4_get_groups_count(sb); nr > 0; nr--) {
  bitmap_bh = ext4_read_block_bitmap(sb, group);
  if (IS_ERR(bitmap_bh)) {
   *errp = PTR_ERR(bitmap_bh);
   pr_warn("Failed to read block bitmap\n");
   return 0;
  }

  while (1) {
   i = mb_find_next_zero_bit(bitmap_bh->b_data, max,
      blkoff);
   if (i >= max)
    break;
   if (ext4_fc_replay_check_excluded(sb,
    ext4_group_first_block_no(sb, group) +
    EXT4_C2B(sbi, i))) {
    blkoff = i + 1;
   } else
    break;
  }
  brelse(bitmap_bh);
  if (i < max)
   break;

  if (++group >= ext4_get_groups_count(sb))
   group = 0;

  blkoff = 0;
 }

 if (i >= max) {
  *errp = -ENOSPC;
  return 0;
 }

 block = ext4_group_first_block_no(sb, group) + EXT4_C2B(sbi, i);
 ext4_mb_mark_bb(sb, block, 1, true);
 ar->len = 1;

 *errp = 0;
 return block;
}

/*
 * Main entry point into mballoc to allocate blocks
 * it tries to use preallocation first, then falls back
 * to usual allocation
 */
ext4_fsblk_t ext4_mb_new_blocks(handle_t *handle,
    struct ext4_allocation_request *ar, int *errp)
{
 struct ext4_allocation_context *ac = NULL;
 struct ext4_sb_info *sbi;
 struct super_block *sb;
 ext4_fsblk_t block = 0;
 unsigned int inquota = 0;
 unsigned int reserv_clstrs = 0;
 int retries = 0;
 u64 seq;

 might_sleep();
 sb = ar->inode->i_sb;
 sbi = EXT4_SB(sb);

 trace_ext4_request_blocks(ar);
 if (sbi->s_mount_state & EXT4_FC_REPLAY)
  return ext4_mb_new_blocks_simple(ar, errp);

 /* Allow to use superuser reservation for quota file */
 if (ext4_is_quota_file(ar->inode))
  ar->flags |= EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS;

 if ((ar->flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED) == 0) {
  /* Without delayed allocation we need to verify
 * there is enough free blocks to do block allocation
 * and verify allocation doesn't exceed the quota limits.
 */
  while (ar->len &&
   ext4_claim_free_clusters(sbi, ar->len, ar->flags)) {

   /* let others to free the space */
   cond_resched();
   ar->len = ar->len >> 1;
  }
  if (!ar->len) {
   ext4_mb_show_pa(sb);
   *errp = -ENOSPC;
   return 0;
  }
  reserv_clstrs = ar->len;
  if (ar->flags & EXT4_MB_USE_ROOT_BLOCKS) {
   dquot_alloc_block_nofail(ar->inode,
       EXT4_C2B(sbi, ar->len));
  } else {
   while (ar->len &&
    dquot_alloc_block(ar->inode,
        EXT4_C2B(sbi, ar->len))) {

    ar->flags |= EXT4_MB_HINT_NOPREALLOC;
    ar->len--;
   }
  }
  inquota = ar->len;
  if (ar->len == 0) {
   *errp = -EDQUOT;
   goto out;
  }
 }

 ac = kmem_cache_zalloc(ext4_ac_cachep, GFP_NOFS);
 if (!ac) {
  ar->len = 0;
  *errp = -ENOMEM;
  goto out;
 }

 ext4_mb_initialize_context(ac, ar);

 ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_PREALLOC;
 seq = this_cpu_read(discard_pa_seq);
 if (!ext4_mb_use_preallocated(ac)) {
  ac->ac_op = EXT4_MB_HISTORY_ALLOC;
  ext4_mb_normalize_request(ac, ar);

  *errp = ext4_mb_pa_alloc(ac);
  if (*errp)
   goto errout;
repeat:
  /* allocate space in core */
  *errp = ext4_mb_regular_allocator(ac);
  /*
 * pa allocated above is added to grp->bb_prealloc_list only
 * when we were able to allocate some block i.e. when
 * ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND.
 * And error from above mean ac->ac_status != AC_STATUS_FOUND
 * So we have to free this pa here itself.
 */
  if (*errp) {
   ext4_mb_pa_put_free(ac);
   ext4_discard_allocated_blocks(ac);
   goto errout;
  }
  if (ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND &&
   ac->ac_o_ex.fe_len >= ac->ac_f_ex.fe_len)
   ext4_mb_pa_put_free(ac);
 }
 if (likely(ac->ac_status == AC_STATUS_FOUND)) {
  *errp = ext4_mb_mark_diskspace_used(ac, handle, reserv_clstrs);
  if (*errp) {
   ext4_discard_allocated_blocks(ac);
   goto errout;
  } else {
   block = ext4_grp_offs_to_block(sb, &ac->ac_b_ex);
   ar->len = ac->ac_b_ex.fe_len;
  }
 } else {
  if (++retries < 3 &&
      ext4_mb_discard_preallocations_should_retry(sb, ac, &seq))
   goto repeat;
  /*
 * If block allocation fails then the pa allocated above
 * needs to be freed here itself.
 */
  ext4_mb_pa_put_free(ac);
  *errp = -ENOSPC;
 }

 if (*errp) {
errout:
  ac->ac_b_ex.fe_len = 0;
  ar->len = 0;
  ext4_mb_show_ac(ac);
 }
 ext4_mb_release_context(ac);
 kmem_cache_free(ext4_ac_cachep, ac);
out:
 if (inquota && ar->len < inquota)
  dquot_free_block(ar->inode, EXT4_C2B(sbi, inquota - ar->len));
 if (!ar->len) {
  if ((ar->flags & EXT4_MB_DELALLOC_RESERVED) == 0)
   /* release all the reserved blocks if non delalloc */
   percpu_counter_sub(&sbi->s_dirtyclusters_counter,
      reserv_clstrs);
 }

 trace_ext4_allocate_blocks(ar, (unsigned long long)block);

 return block;
}

/*
 * We can merge two free data extents only if the physical blocks
 * are contiguous, AND the extents were freed by the same transaction,
 * AND the blocks are associated with the same group.
 */
static inline bool
ext4_freed_extents_can_be_merged(struct ext4_free_data *entry1,
     struct ext4_free_data *entry2)
{
 if (entry1->efd_tid != entry2->efd_tid)
  return false;
 if (entry1->efd_start_cluster + entry1->efd_count !=
     entry2->efd_start_cluster)
  return false;
 if (WARN_ON_ONCE(entry1->efd_group != entry2->efd_group))
  return false;
 return true;
}

static inline void
ext4_merge_freed_extents(struct ext4_sb_info *sbi, struct rb_root *root,
    struct ext4_free_data *entry1,
    struct ext4_free_data *entry2)
{
 entry1->efd_count += entry2->efd_count;
 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
 list_del(&entry2->efd_list);
 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
 rb_erase(&entry2->efd_node, root);
 kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, entry2);
}

static inline void
ext4_try_merge_freed_extent_prev(struct ext4_sb_info *sbi, struct rb_root *root,
     struct ext4_free_data *entry)
{
 struct ext4_free_data *prev;
 struct rb_node *node;

 node = rb_prev(&entry->efd_node);
 if (!node)
  return;

 prev = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
 if (ext4_freed_extents_can_be_merged(prev, entry))
  ext4_merge_freed_extents(sbi, root, prev, entry);
}

static inline void
ext4_try_merge_freed_extent_next(struct ext4_sb_info *sbi, struct rb_root *root,
     struct ext4_free_data *entry)
{
 struct ext4_free_data *next;
 struct rb_node *node;

 node = rb_next(&entry->efd_node);
 if (!node)
  return;

 next = rb_entry(node, struct ext4_free_data, efd_node);
 if (ext4_freed_extents_can_be_merged(entry, next))
  ext4_merge_freed_extents(sbi, root, entry, next);
}

static noinline_for_stack void
ext4_mb_free_metadata(handle_t *handle, struct ext4_buddy *e4b,
        struct ext4_free_data *new_entry)
{
 ext4_group_t group = e4b->bd_group;
 ext4_grpblk_t cluster;
 ext4_grpblk_t clusters = new_entry->efd_count;
 struct ext4_free_data *entry = NULL;
 struct ext4_group_info *db = e4b->bd_info;
 struct super_block *sb = e4b->bd_sb;
 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
 struct rb_root *root = &db->bb_free_root;
 struct rb_node **n = &root->rb_node;
 struct rb_node *parent = NULL, *new_node;

 BUG_ON(!ext4_handle_valid(handle));
 BUG_ON(e4b->bd_bitmap_folio == NULL);
 BUG_ON(e4b->bd_buddy_folio == NULL);

 new_node = &new_entry->efd_node;
 cluster = new_entry->efd_start_cluster;

 if (!*n) {
  /* first free block exent. We need to
   protect buddy cache from being freed,
 * otherwise we'll refresh it from
 * on-disk bitmap and lose not-yet-available
 * blocks */
  folio_get(e4b->bd_buddy_folio);
  folio_get(e4b->bd_bitmap_folio);
 }
 while (*n) {
  parent = *n;
  entry = rb_entry(parent, struct ext4_free_data, efd_node);
  if (cluster < entry->efd_start_cluster)
   n = &(*n)->rb_left;
  else if (cluster >= (entry->efd_start_cluster + entry->efd_count))
   n = &(*n)->rb_right;
  else {
   ext4_grp_locked_error(sb, group, 0,
    ext4_group_first_block_no(sb, group) +
    EXT4_C2B(sbi, cluster),
    "Block already on to-be-freed list");
   kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, new_entry);
   return;
  }
 }

 atomic_add(clusters, &sbi->s_mb_free_pending);
 if (!entry)
  goto insert;

 /* Now try to see the extent can be merged to prev and next */
 if (ext4_freed_extents_can_be_merged(new_entry, entry)) {
  entry->efd_start_cluster = cluster;
  entry->efd_count += new_entry->efd_count;
  kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, new_entry);
  ext4_try_merge_freed_extent_prev(sbi, root, entry);
  return;
 }
 if (ext4_freed_extents_can_be_merged(entry, new_entry)) {
  entry->efd_count += new_entry->efd_count;
  kmem_cache_free(ext4_free_data_cachep, new_entry);
  ext4_try_merge_freed_extent_next(sbi, root, entry);
  return;
 }
insert:
 rb_link_node(new_node, parent, n);
 rb_insert_color(new_node, root);

 spin_lock(&sbi->s_md_lock);
 list_add_tail(&new_entry->efd_list, &sbi->s_freed_data_list[new_entry->efd_tid & 1]);
 spin_unlock(&sbi->s_md_lock);
}

static void ext4_free_blocks_simple(struct inode *inode, ext4_fsblk_t block,
     unsigned long count)
{
 struct super_block *sb = inode->i_sb;
 ext4_group_t group;
 ext4_grpblk_t blkoff;

 ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &group, &blkoff);
 ext4_mb_mark_context(NULL, sb, false, group, blkoff, count,
        EXT4_MB_BITMAP_MARKED_CHECK |
        EXT4_MB_SYNC_UPDATE,
        NULL);
}

/**
 * ext4_mb_clear_bb() -- helper function for freeing blocks.
 * Used by ext4_free_blocks()
 * @handle: handle for this transaction
 * @inode: inode
 * @block: starting physical block to be freed
 * @count: number of blocks to be freed
 * @flags: flags used by ext4_free_blocks
 */
static void ext4_mb_clear_bb(handle_t *handle, struct inode *inode,
          ext4_fsblk_t block, unsigned long count,
          int flags)
{
 struct super_block *sb = inode->i_sb;
 struct ext4_group_info *grp;
 unsigned int overflow;
 ext4_grpblk_t bit;
 ext4_group_t block_group;
 struct ext4_sb_info *sbi;
 struct ext4_buddy e4b;
 unsigned int count_clusters;
 int err = 0;
 int mark_flags = 0;
 ext4_grpblk_t changed;

 sbi = EXT4_SB(sb);

 if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_VALIDATED) &&
     !ext4_inode_block_valid(inode, block, count)) {
  ext4_error(sb, "Freeing blocks in system zone - "
      "Block = %llu, count = %lu", block, count);
  /* err = 0. ext4_std_error should be a no op */
  goto error_out;
 }
 flags |= EXT4_FREE_BLOCKS_VALIDATED;

do_more:
 overflow = 0;
 ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);

 grp = ext4_get_group_info(sb, block_group);
 if (unlikely(!grp || EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(grp)))
  return;

 /*
 * Check to see if we are freeing blocks across a group
 * boundary.
 */
 if (EXT4_C2B(sbi, bit) + count > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb)) {
  overflow = EXT4_C2B(sbi, bit) + count -
   EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(sb);
  count -= overflow;
  /* The range changed so it's no longer validated */
  flags &= ~EXT4_FREE_BLOCKS_VALIDATED;
 }
 count_clusters = EXT4_NUM_B2C(sbi, count);
 trace_ext4_mballoc_free(sb, inode, block_group, bit, count_clusters);

 /* __GFP_NOFAIL: retry infinitely, ignore TIF_MEMDIE and memcg limit. */
 err = ext4_mb_load_buddy_gfp(sb, block_group, &e4b,
         GFP_NOFS|__GFP_NOFAIL);
 if (err)
  goto error_out;

 if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_VALIDATED) &&
     !ext4_inode_block_valid(inode, block, count)) {
  ext4_error(sb, "Freeing blocks in system zone - "
      "Block = %llu, count = %lu", block, count);
  /* err = 0. ext4_std_error should be a no op */
  goto error_clean;
 }

#ifdef AGGRESSIVE_CHECK
 mark_flags |= EXT4_MB_BITMAP_MARKED_CHECK;
#endif
 err = ext4_mb_mark_context(handle, sb, false, block_group, bit,
       count_clusters, mark_flags, &changed);


 if (err && changed == 0)
  goto error_clean;

#ifdef AGGRESSIVE_CHECK
 BUG_ON(changed != count_clusters);
#endif

 /*
 * We need to make sure we don't reuse the freed block until after the
 * transaction is committed. We make an exception if the inode is to be
 * written in writeback mode since writeback mode has weak data
 * consistency guarantees.
 */
 if (ext4_handle_valid(handle) &&
     ((flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA) ||
      !ext4_should_writeback_data(inode))) {
  struct ext4_free_data *new_entry;
  /*
 * We use __GFP_NOFAIL because ext4_free_blocks() is not allowed
 * to fail.
 */
  new_entry = kmem_cache_alloc(ext4_free_data_cachep,
    GFP_NOFS|__GFP_NOFAIL);
  new_entry->efd_start_cluster = bit;
  new_entry->efd_group = block_group;
  new_entry->efd_count = count_clusters;
  new_entry->efd_tid = handle->h_transaction->t_tid;

  ext4_lock_group(sb, block_group);
  ext4_mb_free_metadata(handle, &e4b, new_entry);
 } else {
  if (test_opt(sb, DISCARD)) {
   err = ext4_issue_discard(sb, block_group, bit,
       count_clusters);
   /*
 * Ignore EOPNOTSUPP error. This is consistent with
 * what happens when using journal.
 */
   if (err == -EOPNOTSUPP)
    err = 0;
   if (err)
    ext4_msg(sb, KERN_WARNING, "discard request in"
      " group:%u block:%d count:%lu failed"
      " with %d", block_group, bit, count,
      err);
  }

  EXT4_MB_GRP_CLEAR_TRIMMED(e4b.bd_info);

  ext4_lock_group(sb, block_group);
  mb_free_blocks(inode, &e4b, bit, count_clusters);
 }

 ext4_unlock_group(sb, block_group);

 /*
 * on a bigalloc file system, defer the s_freeclusters_counter
 * update to the caller (ext4_remove_space and friends) so they
 * can determine if a cluster freed here should be rereserved
 */
 if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_RERESERVE_CLUSTER)) {
  if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NO_QUOT_UPDATE))
   dquot_free_block(inode, EXT4_C2B(sbi, count_clusters));
  percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter,
       count_clusters);
 }

 if (overflow && !err) {
  block += count;
  count = overflow;
  ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
  /* The range changed so it's no longer validated */
  flags &= ~EXT4_FREE_BLOCKS_VALIDATED;
  goto do_more;
 }

error_clean:
 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
error_out:
 ext4_std_error(sb, err);
}

/**
 * ext4_free_blocks() -- Free given blocks and update quota
 * @handle: handle for this transaction
 * @inode: inode
 * @bh: optional buffer of the block to be freed
 * @block: starting physical block to be freed
 * @count: number of blocks to be freed
 * @flags: flags used by ext4_free_blocks
 */
void ext4_free_blocks(handle_t *handle, struct inode *inode,
        struct buffer_head *bh, ext4_fsblk_t block,
        unsigned long count, int flags)
{
 struct super_block *sb = inode->i_sb;
 unsigned int overflow;
 struct ext4_sb_info *sbi;

 sbi = EXT4_SB(sb);

 if (bh) {
  if (block)
   BUG_ON(block != bh->b_blocknr);
  else
   block = bh->b_blocknr;
 }

 if (sbi->s_mount_state & EXT4_FC_REPLAY) {
  ext4_free_blocks_simple(inode, block, EXT4_NUM_B2C(sbi, count));
  return;
 }

 might_sleep();

 if (!(flags & EXT4_FREE_BLOCKS_VALIDATED) &&
     !ext4_inode_block_valid(inode, block, count)) {
  ext4_error(sb, "Freeing blocks not in datazone - "
      "block = %llu, count = %lu", block, count);
  return;
 }
 flags |= EXT4_FREE_BLOCKS_VALIDATED;

 ext4_debug("freeing block %llu\n", block);
 trace_ext4_free_blocks(inode, block, count, flags);

 if (bh && (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_FORGET)) {
  BUG_ON(count > 1);

  ext4_forget(handle, flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA,
       inode, bh, block);
 }

 /*
 * If the extent to be freed does not begin on a cluster
 * boundary, we need to deal with partial clusters at the
 * beginning and end of the extent.  Normally we will free
 * blocks at the beginning or the end unless we are explicitly
 * requested to avoid doing so.
 */
 overflow = EXT4_PBLK_COFF(sbi, block);
 if (overflow) {
  if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_FIRST_CLUSTER) {
   overflow = sbi->s_cluster_ratio - overflow;
   block += overflow;
   if (count > overflow)
    count -= overflow;
   else
    return;
  } else {
   block -= overflow;
   count += overflow;
  }
  /* The range changed so it's no longer validated */
  flags &= ~EXT4_FREE_BLOCKS_VALIDATED;
 }
 overflow = EXT4_LBLK_COFF(sbi, count);
 if (overflow) {
  if (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_NOFREE_LAST_CLUSTER) {
   if (count > overflow)
    count -= overflow;
   else
    return;
  } else
   count += sbi->s_cluster_ratio - overflow;
  /* The range changed so it's no longer validated */
  flags &= ~EXT4_FREE_BLOCKS_VALIDATED;
 }

 if (!bh && (flags & EXT4_FREE_BLOCKS_FORGET)) {
  int i;
  int is_metadata = flags & EXT4_FREE_BLOCKS_METADATA;

  for (i = 0; i < count; i++) {
   cond_resched();
   if (is_metadata)
    bh = sb_find_get_block_nonatomic(inode->i_sb,
         block + i);
   ext4_forget(handle, is_metadata, inode, bh, block + i);
  }
 }

 ext4_mb_clear_bb(handle, inode, block, count, flags);
}

/**
 * ext4_group_add_blocks() -- Add given blocks to an existing group
 * @handle: handle to this transaction
 * @sb: super block
 * @block: start physical block to add to the block group
 * @count: number of blocks to free
 *
 * This marks the blocks as free in the bitmap and buddy.
 */
int ext4_group_add_blocks(handle_t *handle, struct super_block *sb,
    ext4_fsblk_t block, unsigned long count)
{
 ext4_group_t block_group;
 ext4_grpblk_t bit;
 struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
 struct ext4_buddy e4b;
 int err = 0;
 ext4_fsblk_t first_cluster = EXT4_B2C(sbi, block);
 ext4_fsblk_t last_cluster = EXT4_B2C(sbi, block + count - 1);
 unsigned long cluster_count = last_cluster - first_cluster + 1;
 ext4_grpblk_t changed;

 ext4_debug("Adding block(s) %llu-%llu\n", block, block + count - 1);

 if (cluster_count == 0)
  return 0;

 ext4_get_group_no_and_offset(sb, block, &block_group, &bit);
 /*
 * Check to see if we are freeing blocks across a group
 * boundary.
 */
 if (bit + cluster_count > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)) {
  ext4_warning(sb, "too many blocks added to group %u",
        block_group);
  err = -EINVAL;
  goto error_out;
 }

 err = ext4_mb_load_buddy(sb, block_group, &e4b);
 if (err)
  goto error_out;

 if (!ext4_sb_block_valid(sb, NULL, block, count)) {
  ext4_error(sb, "Adding blocks in system zones - "
      "Block = %llu, count = %lu",
      block, count);
  err = -EINVAL;
  goto error_clean;
 }

 err = ext4_mb_mark_context(handle, sb, false, block_group, bit,
       cluster_count, EXT4_MB_BITMAP_MARKED_CHECK,
       &changed);
 if (err && changed == 0)
  goto error_clean;

 if (changed != cluster_count)
  ext4_error(sb, "bit already cleared in group %u", block_group);

 ext4_lock_group(sb, block_group);
 mb_free_blocks(NULL, &e4b, bit, cluster_count);
 ext4_unlock_group(sb, block_group);
 percpu_counter_add(&sbi->s_freeclusters_counter,
      changed);

error_clean:
 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);
error_out:
 ext4_std_error(sb, err);
 return err;
}

/**
 * ext4_trim_extent -- function to TRIM one single free extent in the group
 * @sb: super block for the file system
 * @start: starting block of the free extent in the alloc. group
 * @count: number of blocks to TRIM
 * @e4b: ext4 buddy for the group
 *
 * Trim "count" blocks starting at "start" in the "group". To assure that no
 * one will allocate those blocks, mark it as used in buddy bitmap. This must
 * be called with under the group lock.
 */
static int ext4_trim_extent(struct super_block *sb,
  int start, int count, struct ext4_buddy *e4b)
__releases(bitlock)
__acquires(bitlock)
{
 struct ext4_free_extent ex;
 ext4_group_t group = e4b->bd_group;
 int ret = 0;

 trace_ext4_trim_extent(sb, group, start, count);

 assert_spin_locked(ext4_group_lock_ptr(sb, group));

 ex.fe_start = start;
 ex.fe_group = group;
 ex.fe_len = count;

 /*
 * Mark blocks used, so no one can reuse them while
 * being trimmed.
 */
 mb_mark_used(e4b, &ex);
 ext4_unlock_group(sb, group);
 ret = ext4_issue_discard(sb, group, start, count);
 ext4_lock_group(sb, group);
 mb_free_blocks(NULL, e4b, start, ex.fe_len);
 return ret;
}

static ext4_grpblk_t ext4_last_grp_cluster(struct super_block *sb,
        ext4_group_t grp)
{
 unsigned long nr_clusters_in_group;

 if (grp < (ext4_get_groups_count(sb) - 1))
  nr_clusters_in_group = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb);
 else
  nr_clusters_in_group = (ext4_blocks_count(EXT4_SB(sb)->s_es) -
     ext4_group_first_block_no(sb, grp))
           >> EXT4_CLUSTER_BITS(sb);

 return nr_clusters_in_group - 1;
}

static bool ext4_trim_interrupted(void)
{
 return fatal_signal_pending(current) || freezing(current);
}

static int ext4_try_to_trim_range(struct super_block *sb,
  struct ext4_buddy *e4b, ext4_grpblk_t start,
  ext4_grpblk_t max, ext4_grpblk_t minblocks)
__acquires(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group))
__releases(ext4_group_lock_ptr(sb, e4b->bd_group))
{
 ext4_grpblk_t next, count, free_count, last, origin_start;
 bool set_trimmed = false;
 void *bitmap;

 if (unlikely(EXT4_MB_GRP_BBITMAP_CORRUPT(e4b->bd_info)))
  return 0;

 last = ext4_last_grp_cluster(sb, e4b->bd_group);
 bitmap = e4b->bd_bitmap;
 if (start == 0 && max >= last)
  set_trimmed = true;
 origin_start = start;
 start = max(e4b->bd_info->bb_first_free, start);
 count = 0;
 free_count = 0;

 while (start <= max) {
  start = mb_find_next_zero_bit(bitmap, max + 1, start);
  if (start > max)
   break;

  next = mb_find_next_bit(bitmap, last + 1, start);
  if (origin_start == 0 && next >= last)
   set_trimmed = true;

  if ((next - start) >= minblocks) {
   int ret = ext4_trim_extent(sb, start, next - start, e4b);

   if (ret && ret != -EOPNOTSUPP)
    return count;
   count += next - start;
  }
  free_count += next - start;
  start = next + 1;

  if (ext4_trim_interrupted())
   return count;

  if (need_resched()) {
   ext4_unlock_group(sb, e4b->bd_group);
   cond_resched();
   ext4_lock_group(sb, e4b->bd_group);
  }

  if ((e4b->bd_info->bb_free - free_count) < minblocks)
   break;
 }

 if (set_trimmed)
  EXT4_MB_GRP_SET_TRIMMED(e4b->bd_info);

 return count;
}

/**
 * ext4_trim_all_free -- function to trim all free space in alloc. group
 * @sb: super block for file system
 * @group: group to be trimmed
 * @start: first group block to examine
 * @max: last group block to examine
 * @minblocks: minimum extent block count
 *
 * ext4_trim_all_free walks through group's block bitmap searching for free
 * extents. When the free extent is found, mark it as used in group buddy
 * bitmap. Then issue a TRIM command on this extent and free the extent in
 * the group buddy bitmap.
 */
static ext4_grpblk_t
ext4_trim_all_free(struct super_block *sb, ext4_group_t group,
     ext4_grpblk_t start, ext4_grpblk_t max,
     ext4_grpblk_t minblocks)
{
 struct ext4_buddy e4b;
 int ret;

 trace_ext4_trim_all_free(sb, group, start, max);

 ret = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
 if (ret) {
  ext4_warning(sb, "Error %d loading buddy information for %u",
        ret, group);
  return ret;
 }

 ext4_lock_group(sb, group);

 if (!EXT4_MB_GRP_WAS_TRIMMED(e4b.bd_info) ||
     minblocks < EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks)
  ret = ext4_try_to_trim_range(sb, &e4b, start, max, minblocks);
 else
  ret = 0;

 ext4_unlock_group(sb, group);
 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);

 ext4_debug("trimmed %d blocks in the group %d\n",
  ret, group);

 return ret;
}

/**
 * ext4_trim_fs() -- trim ioctl handle function
 * @sb: superblock for filesystem
 * @range: fstrim_range structure
 *
 * start: First Byte to trim
 * len: number of Bytes to trim from start
 * minlen: minimum extent length in Bytes
 * ext4_trim_fs goes through all allocation groups containing Bytes from
 * start to start+len. For each such a group ext4_trim_all_free function
 * is invoked to trim all free space.
 */
int ext4_trim_fs(struct super_block *sb, struct fstrim_range *range)
{
 unsigned int discard_granularity = bdev_discard_granularity(sb->s_bdev);
 struct ext4_group_info *grp;
 ext4_group_t group, first_group, last_group;
 ext4_grpblk_t cnt = 0, first_cluster, last_cluster;
 uint64_t start, end, minlen, trimmed = 0;
 ext4_fsblk_t first_data_blk =
   le32_to_cpu(EXT4_SB(sb)->s_es->s_first_data_block);
 ext4_fsblk_t max_blks = ext4_blocks_count(EXT4_SB(sb)->s_es);
 int ret = 0;

 start = range->start >> sb->s_blocksize_bits;
 end = start + (range->len >> sb->s_blocksize_bits) - 1;
 minlen = EXT4_NUM_B2C(EXT4_SB(sb),
         range->minlen >> sb->s_blocksize_bits);

 if (minlen > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) ||
     start >= max_blks ||
     range->len < sb->s_blocksize)
  return -EINVAL;
 /* No point to try to trim less than discard granularity */
 if (range->minlen < discard_granularity) {
  minlen = EXT4_NUM_B2C(EXT4_SB(sb),
    discard_granularity >> sb->s_blocksize_bits);
  if (minlen > EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb))
   goto out;
 }
 if (end >= max_blks - 1)
  end = max_blks - 1;
 if (end <= first_data_blk)
  goto out;
 if (start < first_data_blk)
  start = first_data_blk;

 /* Determine first and last group to examine based on start and end */
 ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) start,
         &first_group, &first_cluster);
 ext4_get_group_no_and_offset(sb, (ext4_fsblk_t) end,
         &last_group, &last_cluster);

 /* end now represents the last cluster to discard in this group */
 end = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) - 1;

 for (group = first_group; group <= last_group; group++) {
  if (ext4_trim_interrupted())
   break;
  grp = ext4_get_group_info(sb, group);
  if (!grp)
   continue;
  /* We only do this if the grp has never been initialized */
  if (unlikely(EXT4_MB_GRP_NEED_INIT(grp))) {
   ret = ext4_mb_init_group(sb, group, GFP_NOFS);
   if (ret)
    break;
  }

  /*
 * For all the groups except the last one, last cluster will
 * always be EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb)-1, so we only need to
 * change it for the last group, note that last_cluster is
 * already computed earlier by ext4_get_group_no_and_offset()
 */
  if (group == last_group)
   end = last_cluster;
  if (grp->bb_free >= minlen) {
   cnt = ext4_trim_all_free(sb, group, first_cluster,
       end, minlen);
   if (cnt < 0) {
    ret = cnt;
    break;
   }
   trimmed += cnt;
  }

  /*
 * For every group except the first one, we are sure
 * that the first cluster to discard will be cluster #0.
 */
  first_cluster = 0;
 }

 if (!ret)
  EXT4_SB(sb)->s_last_trim_minblks = minlen;

out:
 range->len = EXT4_C2B(EXT4_SB(sb), trimmed) << sb->s_blocksize_bits;
 return ret;
}

/* Iterate all the free extents in the group. */
int
ext4_mballoc_query_range(
 struct super_block  *sb,
 ext4_group_t   group,
 ext4_grpblk_t   first,
 ext4_grpblk_t   end,
 ext4_mballoc_query_range_fn meta_formatter,
 ext4_mballoc_query_range_fn formatter,
 void    *priv)
{
 void    *bitmap;
 ext4_grpblk_t   start, next;
 struct ext4_buddy  e4b;
 int    error;

 error = ext4_mb_load_buddy(sb, group, &e4b);
 if (error)
  return error;
 bitmap = e4b.bd_bitmap;

 ext4_lock_group(sb, group);

 start = max(e4b.bd_info->bb_first_free, first);
 if (end >= EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb))
  end = EXT4_CLUSTERS_PER_GROUP(sb) - 1;
 if (meta_formatter && start != first) {
  if (start > end)
   start = end;
  ext4_unlock_group(sb, group);
  error = meta_formatter(sb, group, first, start - first,
           priv);
  if (error)
   goto out_unload;
  ext4_lock_group(sb, group);
 }
 while (start <= end) {
  start = mb_find_next_zero_bit(bitmap, end + 1, start);
  if (start > end)
   break;
  next = mb_find_next_bit(bitmap, end + 1, start);

  ext4_unlock_group(sb, group);
  error = formatter(sb, group, start, next - start, priv);
  if (error)
   goto out_unload;
  ext4_lock_group(sb, group);

  start = next + 1;
 }

 ext4_unlock_group(sb, group);
out_unload:
 ext4_mb_unload_buddy(&e4b);

 return error;
}

#ifdef CONFIG_EXT4_KUNIT_TESTS
#include "mballoc-test.c"
#endif