fs/f2fs/segment.h

   1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
   2 /*
   3  * fs/f2fs/segment.h
   4  *
   5  * Copyright (c) 2012 Samsung Electronics Co., Ltd.
   6  *             http://www.samsung.com/
   7  */
   8 #include <linux/blkdev.h>
   9 #include <linux/backing-dev.h>
  10
  11 /* constant macro */
  12 #define NULL_SEGNO                      ((unsigned int)(~0))
  13 #define NULL_SECNO                      ((unsigned int)(~0))
  14
  15 #define DEF_RECLAIM_PREFREE_SEGMENTS    5       /* 5% over total segments */
  16 #define DEF_MAX_RECLAIM_PREFREE_SEGMENTS        4096    /* 8GB in maximum */
  17
  18 #define F2FS_MIN_SEGMENTS       9 /* SB + 2 (CP + SIT + NAT) + SSA + MAIN */
  19 #define F2FS_MIN_META_SEGMENTS  8 /* SB + 2 (CP + SIT + NAT) + SSA */
  20
  21 /* L: Logical segment # in volume, R: Relative segment # in main area */
  22 #define GET_L2R_SEGNO(free_i, segno)    ((segno) - (free_i)->start_segno)
  23 #define GET_R2L_SEGNO(free_i, segno)    ((segno) + (free_i)->start_segno)
  24
  25 #define IS_DATASEG(t)   ((t) <= CURSEG_COLD_DATA)
  26 #define IS_NODESEG(t)   ((t) >= CURSEG_HOT_NODE && (t) <= CURSEG_COLD_NODE)
  27
  28 static inline void sanity_check_seg_type(struct f2fs_sb_info *sbi,
  29                                                 unsigned short seg_type)
  30 {
  31         f2fs_bug_on(sbi, seg_type >= NR_PERSISTENT_LOG);
  32 }
  33
  34 #define IS_HOT(t)       ((t) == CURSEG_HOT_NODE || (t) == CURSEG_HOT_DATA)
  35 #define IS_WARM(t)      ((t) == CURSEG_WARM_NODE || (t) == CURSEG_WARM_DATA)
  36 #define IS_COLD(t)      ((t) == CURSEG_COLD_NODE || (t) == CURSEG_COLD_DATA)
  37
  38 #define IS_CURSEG(sbi, seg)                                             \
  39         (((seg) == CURSEG_I(sbi, CURSEG_HOT_DATA)->segno) ||    \
  40          ((seg) == CURSEG_I(sbi, CURSEG_WARM_DATA)->segno) ||   \
  41          ((seg) == CURSEG_I(sbi, CURSEG_COLD_DATA)->segno) ||   \
  42          ((seg) == CURSEG_I(sbi, CURSEG_HOT_NODE)->segno) ||    \
  43          ((seg) == CURSEG_I(sbi, CURSEG_WARM_NODE)->segno) ||   \
  44          ((seg) == CURSEG_I(sbi, CURSEG_COLD_NODE)->segno) ||   \
  45          ((seg) == CURSEG_I(sbi, CURSEG_COLD_DATA_PINNED)->segno) ||    \
  46          ((seg) == CURSEG_I(sbi, CURSEG_ALL_DATA_ATGC)->segno))
  47
  48 #define IS_CURSEC(sbi, secno)                                           \
  49         (((secno) == CURSEG_I(sbi, CURSEG_HOT_DATA)->segno /            \
  50           (sbi)->segs_per_sec) ||       \
  51          ((secno) == CURSEG_I(sbi, CURSEG_WARM_DATA)->segno /           \
  52           (sbi)->segs_per_sec) ||       \
  53          ((secno) == CURSEG_I(sbi, CURSEG_COLD_DATA)->segno /           \
  54           (sbi)->segs_per_sec) ||       \
  55          ((secno) == CURSEG_I(sbi, CURSEG_HOT_NODE)->segno /            \
  56           (sbi)->segs_per_sec) ||       \
  57          ((secno) == CURSEG_I(sbi, CURSEG_WARM_NODE)->segno /           \
  58           (sbi)->segs_per_sec) ||       \
  59          ((secno) == CURSEG_I(sbi, CURSEG_COLD_NODE)->segno /           \
  60           (sbi)->segs_per_sec) ||       \
  61          ((secno) == CURSEG_I(sbi, CURSEG_COLD_DATA_PINNED)->segno /    \
  62           (sbi)->segs_per_sec) ||       \
  63          ((secno) == CURSEG_I(sbi, CURSEG_ALL_DATA_ATGC)->segno /       \
  64           (sbi)->segs_per_sec))
  65
  66 #define MAIN_BLKADDR(sbi)                                               \
  67         (SM_I(sbi) ? SM_I(sbi)->main_blkaddr :                          \
  68                 le32_to_cpu(F2FS_RAW_SUPER(sbi)->main_blkaddr))
  69 #define SEG0_BLKADDR(sbi)                                               \
  70         (SM_I(sbi) ? SM_I(sbi)->seg0_blkaddr :                          \
  71                 le32_to_cpu(F2FS_RAW_SUPER(sbi)->segment0_blkaddr))
  72
  73 #define MAIN_SEGS(sbi)  (SM_I(sbi)->main_segments)
  74 #define MAIN_SECS(sbi)  ((sbi)->total_sections)
  75
  76 #define TOTAL_SEGS(sbi)                                                 \
  77         (SM_I(sbi) ? SM_I(sbi)->segment_count :                                 \
  78                 le32_to_cpu(F2FS_RAW_SUPER(sbi)->segment_count))
  79 #define TOTAL_BLKS(sbi) (TOTAL_SEGS(sbi) << (sbi)->log_blocks_per_seg)
  80
  81 #define MAX_BLKADDR(sbi)        (SEG0_BLKADDR(sbi) + TOTAL_BLKS(sbi))
  82 #define SEGMENT_SIZE(sbi)       (1ULL << ((sbi)->log_blocksize +        \
  83                                         (sbi)->log_blocks_per_seg))
  84
  85 #define START_BLOCK(sbi, segno) (SEG0_BLKADDR(sbi) +                    \
  86          (GET_R2L_SEGNO(FREE_I(sbi), segno) << (sbi)->log_blocks_per_seg))
  87
  88 #define NEXT_FREE_BLKADDR(sbi, curseg)                                  \
  89         (START_BLOCK(sbi, (curseg)->segno) + (curseg)->next_blkoff)
  90
  91 #define GET_SEGOFF_FROM_SEG0(sbi, blk_addr)     ((blk_addr) - SEG0_BLKADDR(sbi))
  92 #define GET_SEGNO_FROM_SEG0(sbi, blk_addr)                              \
  93         (GET_SEGOFF_FROM_SEG0(sbi, blk_addr) >> (sbi)->log_blocks_per_seg)
  94 #define GET_BLKOFF_FROM_SEG0(sbi, blk_addr)                             \
  95         (GET_SEGOFF_FROM_SEG0(sbi, blk_addr) & ((sbi)->blocks_per_seg - 1))
  96
  97 #define GET_SEGNO(sbi, blk_addr)                                        \
  98         ((!__is_valid_data_blkaddr(blk_addr)) ?                 \
  99         NULL_SEGNO : GET_L2R_SEGNO(FREE_I(sbi),                 \
 100                 GET_SEGNO_FROM_SEG0(sbi, blk_addr)))
 101 #define BLKS_PER_SEC(sbi)                                       \
 102         ((sbi)->segs_per_sec * (sbi)->blocks_per_seg)
 103 #define GET_SEC_FROM_SEG(sbi, segno)                            \
 104         (((segno) == -1) ? -1: (segno) / (sbi)->segs_per_sec)
 105 #define GET_SEG_FROM_SEC(sbi, secno)                            \
 106         ((secno) * (sbi)->segs_per_sec)
 107 #define GET_ZONE_FROM_SEC(sbi, secno)                           \
 108         (((secno) == -1) ? -1: (secno) / (sbi)->secs_per_zone)
 109 #define GET_ZONE_FROM_SEG(sbi, segno)                           \
 110         GET_ZONE_FROM_SEC(sbi, GET_SEC_FROM_SEG(sbi, segno))
 111
 112 #define GET_SUM_BLOCK(sbi, segno)                               \
 113         ((sbi)->sm_info->ssa_blkaddr + (segno))
 114
 115 #define GET_SUM_TYPE(footer) ((footer)->entry_type)
 116 #define SET_SUM_TYPE(footer, type) ((footer)->entry_type = (type))
 117
 118 #define SIT_ENTRY_OFFSET(sit_i, segno)                                  \
 119         ((segno) % (sit_i)->sents_per_block)
 120 #define SIT_BLOCK_OFFSET(segno)                                 \
 121         ((segno) / SIT_ENTRY_PER_BLOCK)
 122 #define START_SEGNO(segno)              \
 123         (SIT_BLOCK_OFFSET(segno) * SIT_ENTRY_PER_BLOCK)
 124 #define SIT_BLK_CNT(sbi)                        \
 125         DIV_ROUND_UP(MAIN_SEGS(sbi), SIT_ENTRY_PER_BLOCK)
 126 #define f2fs_bitmap_size(nr)                    \
 127         (BITS_TO_LONGS(nr) * sizeof(unsigned long))
 128
 129 #define SECTOR_FROM_BLOCK(blk_addr)                                     \
 130         (((sector_t)blk_addr) << F2FS_LOG_SECTORS_PER_BLOCK)
 131 #define SECTOR_TO_BLOCK(sectors)                                        \
 132         ((sectors) >> F2FS_LOG_SECTORS_PER_BLOCK)
 133
 134 /*
 135  * indicate a block allocation direction: RIGHT and LEFT.
 136  * RIGHT means allocating new sections towards the end of volume.
 137  * LEFT means the opposite direction.
 138  */
 139 enum {
 140         ALLOC_RIGHT = 0,
 141         ALLOC_LEFT
 142 };
 143
 144 /*
 145  * In the victim_sel_policy->alloc_mode, there are three block allocation modes.
 146  * LFS writes data sequentially with cleaning operations.
 147  * SSR (Slack Space Recycle) reuses obsolete space without cleaning operations.
 148  * AT_SSR (Age Threshold based Slack Space Recycle) merges fragments into
 149  * fragmented segment which has similar aging degree.
 150  */
 151 enum {
 152         LFS = 0,
 153         SSR,
 154         AT_SSR,
 155 };
 156
 157 /*
 158  * In the victim_sel_policy->gc_mode, there are three gc, aka cleaning, modes.
 159  * GC_CB is based on cost-benefit algorithm.
 160  * GC_GREEDY is based on greedy algorithm.
 161  * GC_AT is based on age-threshold algorithm.
 162  */
 163 enum {
 164         GC_CB = 0,
 165         GC_GREEDY,
 166         GC_AT,
 167         ALLOC_NEXT,
 168         FLUSH_DEVICE,
 169         MAX_GC_POLICY,
 170 };
 171
 172 /*
 173  * BG_GC means the background cleaning job.
 174  * FG_GC means the on-demand cleaning job.
 175  */
 176 enum {
 177         BG_GC = 0,
 178         FG_GC,
 179 };
 180
 181 /* for a function parameter to select a victim segment */
 182 struct victim_sel_policy {
 183         int alloc_mode;                 /* LFS or SSR */
 184         int gc_mode;                    /* GC_CB or GC_GREEDY */
 185         unsigned long *dirty_bitmap;    /* dirty segment/section bitmap */
 186         unsigned int max_search;        /*
 187                                          * maximum # of segments/sections
 188                                          * to search
 189                                          */
 190         unsigned int offset;            /* last scanned bitmap offset */
 191         unsigned int ofs_unit;          /* bitmap search unit */
 192         unsigned int min_cost;          /* minimum cost */
 193         unsigned long long oldest_age;  /* oldest age of segments having the same min cost */
 194         unsigned int min_segno;         /* segment # having min. cost */
 195         unsigned long long age;         /* mtime of GCed section*/
 196         unsigned long long age_threshold;/* age threshold */
 197 };
 198
 199 struct seg_entry {
 200         unsigned int type:6;            /* segment type like CURSEG_XXX_TYPE */
 201         unsigned int valid_blocks:10;   /* # of valid blocks */
 202         unsigned int ckpt_valid_blocks:10;      /* # of valid blocks last cp */
 203         unsigned int padding:6;         /* padding */
 204         unsigned char *cur_valid_map;   /* validity bitmap of blocks */
 205 #ifdef CONFIG_F2FS_CHECK_FS
 206         unsigned char *cur_valid_map_mir;       /* mirror of current valid bitmap */
 207 #endif
 208         /*
 209          * # of valid blocks and the validity bitmap stored in the last
 210          * checkpoint pack. This information is used by the SSR mode.
 211          */
 212         unsigned char *ckpt_valid_map;  /* validity bitmap of blocks last cp */
 213         unsigned char *discard_map;
 214         unsigned long long mtime;       /* modification time of the segment */
 215 };
 216
 217 struct sec_entry {
 218         unsigned int valid_blocks;      /* # of valid blocks in a section */
 219 };
 220
 221 struct segment_allocation {
 222         void (*allocate_segment)(struct f2fs_sb_info *, int, bool);
 223 };
 224
 225 #define MAX_SKIP_GC_COUNT                       16
 226
 227 struct inmem_pages {
 228         struct list_head list;
 229         struct page *page;
 230         block_t old_addr;               /* for revoking when fail to commit */
 231 };
 232
 233 struct sit_info {
 234         const struct segment_allocation *s_ops;
 235
 236         block_t sit_base_addr;          /* start block address of SIT area */
 237         block_t sit_blocks;             /* # of blocks used by SIT area */
 238         block_t written_valid_blocks;   /* # of valid blocks in main area */
 239         char *bitmap;                   /* all bitmaps pointer */
 240         char *sit_bitmap;               /* SIT bitmap pointer */
 241 #ifdef CONFIG_F2FS_CHECK_FS
 242         char *sit_bitmap_mir;           /* SIT bitmap mirror */
 243
 244         /* bitmap of segments to be ignored by GC in case of errors */
 245         unsigned long *invalid_segmap;
 246 #endif
 247         unsigned int bitmap_size;       /* SIT bitmap size */
 248
 249         unsigned long *tmp_map;                 /* bitmap for temporal use */
 250         unsigned long *dirty_sentries_bitmap;   /* bitmap for dirty sentries */
 251         unsigned int dirty_sentries;            /* # of dirty sentries */
 252         unsigned int sents_per_block;           /* # of SIT entries per block */
 253         struct rw_semaphore sentry_lock;        /* to protect SIT cache */
 254         struct seg_entry *sentries;             /* SIT segment-level cache */
 255         struct sec_entry *sec_entries;          /* SIT section-level cache */
 256
 257         /* for cost-benefit algorithm in cleaning procedure */
 258         unsigned long long elapsed_time;        /* elapsed time after mount */
 259         unsigned long long mounted_time;        /* mount time */
 260         unsigned long long min_mtime;           /* min. modification time */
 261         unsigned long long max_mtime;           /* max. modification time */
 262         unsigned long long dirty_min_mtime;     /* rerange candidates in GC_AT */
 263         unsigned long long dirty_max_mtime;     /* rerange candidates in GC_AT */
 264
 265         unsigned int last_victim[MAX_GC_POLICY]; /* last victim segment # */
 266 };
 267
 268 struct free_segmap_info {
 269         unsigned int start_segno;       /* start segment number logically */
 270         unsigned int free_segments;     /* # of free segments */
 271         unsigned int free_sections;     /* # of free sections */
 272         spinlock_t segmap_lock;         /* free segmap lock */
 273         unsigned long *free_segmap;     /* free segment bitmap */
 274         unsigned long *free_secmap;     /* free section bitmap */
 275 };
 276
 277 /* Notice: The order of dirty type is same with CURSEG_XXX in f2fs.h */
 278 enum dirty_type {
 279         DIRTY_HOT_DATA,         /* dirty segments assigned as hot data logs */
 280         DIRTY_WARM_DATA,        /* dirty segments assigned as warm data logs */
 281         DIRTY_COLD_DATA,        /* dirty segments assigned as cold data logs */
 282         DIRTY_HOT_NODE,         /* dirty segments assigned as hot node logs */
 283         DIRTY_WARM_NODE,        /* dirty segments assigned as warm node logs */
 284         DIRTY_COLD_NODE,        /* dirty segments assigned as cold node logs */
 285         DIRTY,                  /* to count # of dirty segments */
 286         PRE,                    /* to count # of entirely obsolete segments */
 287         NR_DIRTY_TYPE
 288 };
 289
 290 struct dirty_seglist_info {
 291         const struct victim_selection *v_ops;   /* victim selction operation */
 292         unsigned long *dirty_segmap[NR_DIRTY_TYPE];
 293         unsigned long *dirty_secmap;
 294         struct mutex seglist_lock;              /* lock for segment bitmaps */
 295         int nr_dirty[NR_DIRTY_TYPE];            /* # of dirty segments */
 296         unsigned long *victim_secmap;           /* background GC victims */
 297 };
 298
 299 /* victim selection function for cleaning and SSR */
 300 struct victim_selection {
 301         int (*get_victim)(struct f2fs_sb_info *, unsigned int *,
 302                                         int, int, char, unsigned long long);
 303 };
 304
 305 /* for active log information */
 306 struct curseg_info {
 307         struct mutex curseg_mutex;              /* lock for consistency */
 308         struct f2fs_summary_block *sum_blk;     /* cached summary block */
 309         struct rw_semaphore journal_rwsem;      /* protect journal area */
 310         struct f2fs_journal *journal;           /* cached journal info */
 311         unsigned char alloc_type;               /* current allocation type */
 312         unsigned short seg_type;                /* segment type like CURSEG_XXX_TYPE */
 313         unsigned int segno;                     /* current segment number */
 314         unsigned short next_blkoff;             /* next block offset to write */
 315         unsigned int zone;                      /* current zone number */
 316         unsigned int next_segno;                /* preallocated segment */
 317         int fragment_remained_chunk;            /* remained block size in a chunk for block fragmentation mode */
 318         bool inited;                            /* indicate inmem log is inited */
 319 };
 320
 321 struct sit_entry_set {
 322         struct list_head set_list;      /* link with all sit sets */
 323         unsigned int start_segno;       /* start segno of sits in set */
 324         unsigned int entry_cnt;         /* the # of sit entries in set */
 325 };
 326
 327 /*
 328  * inline functions
 329  */
 330 static inline struct curseg_info *CURSEG_I(struct f2fs_sb_info *sbi, int type)
 331 {
 332         return (struct curseg_info *)(SM_I(sbi)->curseg_array + type);
 333 }
 334
 335 static inline struct seg_entry *get_seg_entry(struct f2fs_sb_info *sbi,
 336                                                 unsigned int segno)
 337 {
 338         struct sit_info *sit_i = SIT_I(sbi);
 339         return &sit_i->sentries[segno];
 340 }
 341
 342 static inline struct sec_entry *get_sec_entry(struct f2fs_sb_info *sbi,
 343                                                 unsigned int segno)
 344 {
 345         struct sit_info *sit_i = SIT_I(sbi);
 346         return &sit_i->sec_entries[GET_SEC_FROM_SEG(sbi, segno)];
 347 }
 348
 349 static inline unsigned int get_valid_blocks(struct f2fs_sb_info *sbi,
 350                                 unsigned int segno, bool use_section)
 351 {
 352         /*
 353          * In order to get # of valid blocks in a section instantly from many
 354          * segments, f2fs manages two counting structures separately.
 355          */
 356         if (use_section && __is_large_section(sbi))
 357                 return get_sec_entry(sbi, segno)->valid_blocks;
 358         else
 359                 return get_seg_entry(sbi, segno)->valid_blocks;
 360 }
 361
 362 static inline unsigned int get_ckpt_valid_blocks(struct f2fs_sb_info *sbi,
 363                                 unsigned int segno, bool use_section)
 364 {
 365         if (use_section && __is_large_section(sbi)) {
 366                 unsigned int start_segno = START_SEGNO(segno);
 367                 unsigned int blocks = 0;
 368                 int i;
 369
 370                 for (i = 0; i < sbi->segs_per_sec; i++, start_segno++) {
 371                         struct seg_entry *se = get_seg_entry(sbi, start_segno);
 372
 373                         blocks += se->ckpt_valid_blocks;
 374                 }
 375                 return blocks;
 376         }
 377         return get_seg_entry(sbi, segno)->ckpt_valid_blocks;
 378 }
 379
 380 static inline void seg_info_from_raw_sit(struct seg_entry *se,
 381                                         struct f2fs_sit_entry *rs)
 382 {
 383         se->valid_blocks = GET_SIT_VBLOCKS(rs);
 384         se->ckpt_valid_blocks = GET_SIT_VBLOCKS(rs);
 385         memcpy(se->cur_valid_map, rs->valid_map, SIT_VBLOCK_MAP_SIZE);
 386         memcpy(se->ckpt_valid_map, rs->valid_map, SIT_VBLOCK_MAP_SIZE);
 387 #ifdef CONFIG_F2FS_CHECK_FS
 388         memcpy(se->cur_valid_map_mir, rs->valid_map, SIT_VBLOCK_MAP_SIZE);
 389 #endif
 390         se->type = GET_SIT_TYPE(rs);
 391         se->mtime = le64_to_cpu(rs->mtime);
 392 }
 393
 394 static inline void __seg_info_to_raw_sit(struct seg_entry *se,
 395                                         struct f2fs_sit_entry *rs)
 396 {
 397         unsigned short raw_vblocks = (se->type << SIT_VBLOCKS_SHIFT) |
 398                                         se->valid_blocks;
 399         rs->vblocks = cpu_to_le16(raw_vblocks);
 400         memcpy(rs->valid_map, se->cur_valid_map, SIT_VBLOCK_MAP_SIZE);
 401         rs->mtime = cpu_to_le64(se->mtime);
 402 }
 403
 404 static inline void seg_info_to_sit_page(struct f2fs_sb_info *sbi,
 405                                 struct page *page, unsigned int start)
 406 {
 407         struct f2fs_sit_block *raw_sit;
 408         struct seg_entry *se;
 409         struct f2fs_sit_entry *rs;
 410         unsigned int end = min(start + SIT_ENTRY_PER_BLOCK,
 411                                         (unsigned long)MAIN_SEGS(sbi));
 412         int i;
 413
 414         raw_sit = (struct f2fs_sit_block *)page_address(page);
 415         memset(raw_sit, 0, PAGE_SIZE);
 416         for (i = 0; i < end - start; i++) {
 417                 rs = &raw_sit->entries[i];
 418                 se = get_seg_entry(sbi, start + i);
 419                 __seg_info_to_raw_sit(se, rs);
 420         }
 421 }
 422
 423 static inline void seg_info_to_raw_sit(struct seg_entry *se,
 424                                         struct f2fs_sit_entry *rs)
 425 {
 426         __seg_info_to_raw_sit(se, rs);
 427
 428         memcpy(se->ckpt_valid_map, rs->valid_map, SIT_VBLOCK_MAP_SIZE);
 429         se->ckpt_valid_blocks = se->valid_blocks;
 430 }
 431
 432 static inline unsigned int find_next_inuse(struct free_segmap_info *free_i,
 433                 unsigned int max, unsigned int segno)
 434 {
 435         unsigned int ret;
 436         spin_lock(&free_i->segmap_lock);
 437         ret = find_next_bit(free_i->free_segmap, max, segno);
 438         spin_unlock(&free_i->segmap_lock);
 439         return ret;
 440 }
 441
 442 static inline void __set_free(struct f2fs_sb_info *sbi, unsigned int segno)
 443 {
 444         struct free_segmap_info *free_i = FREE_I(sbi);
 445         unsigned int secno = GET_SEC_FROM_SEG(sbi, segno);
 446         unsigned int start_segno = GET_SEG_FROM_SEC(sbi, secno);
 447         unsigned int next;
 448         unsigned int usable_segs = f2fs_usable_segs_in_sec(sbi, segno);
 449
 450         spin_lock(&free_i->segmap_lock);
 451         clear_bit(segno, free_i->free_segmap);
 452         free_i->free_segments++;
 453
 454         next = find_next_bit(free_i->free_segmap,
 455                         start_segno + sbi->segs_per_sec, start_segno);
 456         if (next >= start_segno + usable_segs) {
 457                 clear_bit(secno, free_i->free_secmap);
 458                 free_i->free_sections++;
 459         }
 460         spin_unlock(&free_i->segmap_lock);
 461 }
 462
 463 static inline void __set_inuse(struct f2fs_sb_info *sbi,
 464                 unsigned int segno)
 465 {
 466         struct free_segmap_info *free_i = FREE_I(sbi);
 467         unsigned int secno = GET_SEC_FROM_SEG(sbi, segno);
 468
 469         set_bit(segno, free_i->free_segmap);
 470         free_i->free_segments--;
 471         if (!test_and_set_bit(secno, free_i->free_secmap))
 472                 free_i->free_sections--;
 473 }
 474
 475 static inline void __set_test_and_free(struct f2fs_sb_info *sbi,
 476                 unsigned int segno, bool inmem)
 477 {
 478         struct free_segmap_info *free_i = FREE_I(sbi);
 479         unsigned int secno = GET_SEC_FROM_SEG(sbi, segno);
 480         unsigned int start_segno = GET_SEG_FROM_SEC(sbi, secno);
 481         unsigned int next;
 482         unsigned int usable_segs = f2fs_usable_segs_in_sec(sbi, segno);
 483
 484         spin_lock(&free_i->segmap_lock);
 485         if (test_and_clear_bit(segno, free_i->free_segmap)) {
 486                 free_i->free_segments++;
 487
 488                 if (!inmem && IS_CURSEC(sbi, secno))
 489                         goto skip_free;
 490                 next = find_next_bit(free_i->free_segmap,
 491                                 start_segno + sbi->segs_per_sec, start_segno);
 492                 if (next >= start_segno + usable_segs) {
 493                         if (test_and_clear_bit(secno, free_i->free_secmap))
 494                                 free_i->free_sections++;
 495                 }
 496         }
 497 skip_free:
 498         spin_unlock(&free_i->segmap_lock);
 499 }
 500
 501 static inline void __set_test_and_inuse(struct f2fs_sb_info *sbi,
 502                 unsigned int segno)
 503 {
 504         struct free_segmap_info *free_i = FREE_I(sbi);
 505         unsigned int secno = GET_SEC_FROM_SEG(sbi, segno);
 506
 507         spin_lock(&free_i->segmap_lock);
 508         if (!test_and_set_bit(segno, free_i->free_segmap)) {
 509                 free_i->free_segments--;
 510                 if (!test_and_set_bit(secno, free_i->free_secmap))
 511                         free_i->free_sections--;
 512         }
 513         spin_unlock(&free_i->segmap_lock);
 514 }
 515
 516 static inline void get_sit_bitmap(struct f2fs_sb_info *sbi,
 517                 void *dst_addr)
 518 {
 519         struct sit_info *sit_i = SIT_I(sbi);
 520
 521 #ifdef CONFIG_F2FS_CHECK_FS
 522         if (memcmp(sit_i->sit_bitmap, sit_i->sit_bitmap_mir,
 523                                                 sit_i->bitmap_size))
 524                 f2fs_bug_on(sbi, 1);
 525 #endif
 526         memcpy(dst_addr, sit_i->sit_bitmap, sit_i->bitmap_size);
 527 }
 528
 529 static inline block_t written_block_count(struct f2fs_sb_info *sbi)
 530 {
 531         return SIT_I(sbi)->written_valid_blocks;
 532 }
 533
 534 static inline unsigned int free_segments(struct f2fs_sb_info *sbi)
 535 {
 536         return FREE_I(sbi)->free_segments;
 537 }
 538
 539 static inline unsigned int reserved_segments(struct f2fs_sb_info *sbi)
 540 {
 541         return SM_I(sbi)->reserved_segments +
 542                         SM_I(sbi)->additional_reserved_segments;
 543 }
 544
 545 static inline unsigned int free_sections(struct f2fs_sb_info *sbi)
 546 {
 547         return FREE_I(sbi)->free_sections;
 548 }
 549
 550 static inline unsigned int prefree_segments(struct f2fs_sb_info *sbi)
 551 {
 552         return DIRTY_I(sbi)->nr_dirty[PRE];
 553 }
 554
 555 static inline unsigned int dirty_segments(struct f2fs_sb_info *sbi)
 556 {
 557         return DIRTY_I(sbi)->nr_dirty[DIRTY_HOT_DATA] +
 558                 DIRTY_I(sbi)->nr_dirty[DIRTY_WARM_DATA] +
 559                 DIRTY_I(sbi)->nr_dirty[DIRTY_COLD_DATA] +
 560                 DIRTY_I(sbi)->nr_dirty[DIRTY_HOT_NODE] +
 561                 DIRTY_I(sbi)->nr_dirty[DIRTY_WARM_NODE] +
 562                 DIRTY_I(sbi)->nr_dirty[DIRTY_COLD_NODE];
 563 }
 564
 565 static inline int overprovision_segments(struct f2fs_sb_info *sbi)
 566 {
 567         return SM_I(sbi)->ovp_segments;
 568 }
 569
 570 static inline int reserved_sections(struct f2fs_sb_info *sbi)
 571 {
 572         return GET_SEC_FROM_SEG(sbi, reserved_segments(sbi));
 573 }
 574
 575 static inline bool has_curseg_enough_space(struct f2fs_sb_info *sbi)
 576 {
 577         unsigned int node_blocks = get_pages(sbi, F2FS_DIRTY_NODES) +
 578                                         get_pages(sbi, F2FS_DIRTY_DENTS);
 579         unsigned int dent_blocks = get_pages(sbi, F2FS_DIRTY_DENTS);
 580         unsigned int segno, left_blocks;
 581         int i;
 582
 583         /* check current node segment */
 584         for (i = CURSEG_HOT_NODE; i <= CURSEG_COLD_NODE; i++) {
 585                 segno = CURSEG_I(sbi, i)->segno;
 586                 left_blocks = f2fs_usable_blks_in_seg(sbi, segno) -
 587                                 get_seg_entry(sbi, segno)->ckpt_valid_blocks;
 588
 589                 if (node_blocks > left_blocks)
 590                         return false;
 591         }
 592
 593         /* check current data segment */
 594         segno = CURSEG_I(sbi, CURSEG_HOT_DATA)->segno;
 595         left_blocks = f2fs_usable_blks_in_seg(sbi, segno) -
 596                         get_seg_entry(sbi, segno)->ckpt_valid_blocks;
 597         if (dent_blocks > left_blocks)
 598                 return false;
 599         return true;
 600 }
 601
 602 static inline bool has_not_enough_free_secs(struct f2fs_sb_info *sbi,
 603                                         int freed, int needed)
 604 {
 605         int node_secs = get_blocktype_secs(sbi, F2FS_DIRTY_NODES);
 606         int dent_secs = get_blocktype_secs(sbi, F2FS_DIRTY_DENTS);
 607         int imeta_secs = get_blocktype_secs(sbi, F2FS_DIRTY_IMETA);
 608
 609         if (unlikely(is_sbi_flag_set(sbi, SBI_POR_DOING)))
 610                 return false;
 611
 612         if (free_sections(sbi) + freed == reserved_sections(sbi) + needed &&
 613                         has_curseg_enough_space(sbi))
 614                 return false;
 615         return (free_sections(sbi) + freed) <=
 616                 (node_secs + 2 * dent_secs + imeta_secs +
 617                 reserved_sections(sbi) + needed);
 618 }
 619
 620 static inline bool f2fs_is_checkpoint_ready(struct f2fs_sb_info *sbi)
 621 {
 622         if (likely(!is_sbi_flag_set(sbi, SBI_CP_DISABLED)))
 623                 return true;
 624         if (likely(!has_not_enough_free_secs(sbi, 0, 0)))
 625                 return true;
 626         return false;
 627 }
 628
 629 static inline bool excess_prefree_segs(struct f2fs_sb_info *sbi)
 630 {
 631         return prefree_segments(sbi) > SM_I(sbi)->rec_prefree_segments;
 632 }
 633
 634 static inline int utilization(struct f2fs_sb_info *sbi)
 635 {
 636         return div_u64((u64)valid_user_blocks(sbi) * 100,
 637                                         sbi->user_block_count);
 638 }
 639
 640 /*
 641  * Sometimes f2fs may be better to drop out-of-place update policy.
 642  * And, users can control the policy through sysfs entries.
 643  * There are five policies with triggering conditions as follows.
 644  * F2FS_IPU_FORCE - all the time,
 645  * F2FS_IPU_SSR - if SSR mode is activated,
 646  * F2FS_IPU_UTIL - if FS utilization is over threashold,
 647  * F2FS_IPU_SSR_UTIL - if SSR mode is activated and FS utilization is over
 648  *                     threashold,
 649  * F2FS_IPU_FSYNC - activated in fsync path only for high performance flash
 650  *                     storages. IPU will be triggered only if the # of dirty
 651  *                     pages over min_fsync_blocks. (=default option)
 652  * F2FS_IPU_ASYNC - do IPU given by asynchronous write requests.
 653  * F2FS_IPU_NOCACHE - disable IPU bio cache.
 654  * F2FS_IPU_HONOR_OPU_WRITE - use OPU write prior to IPU write if inode has
 655  *                            FI_OPU_WRITE flag.
 656  * F2FS_IPU_DISABLE - disable IPU. (=default option in LFS mode)
 657  */
 658 #define DEF_MIN_IPU_UTIL        70
 659 #define DEF_MIN_FSYNC_BLOCKS    8
 660 #define DEF_MIN_HOT_BLOCKS      16
 661
 662 #define SMALL_VOLUME_SEGMENTS   (16 * 512)      /* 16GB */
 663
 664 enum {
 665         F2FS_IPU_FORCE,
 666         F2FS_IPU_SSR,
 667         F2FS_IPU_UTIL,
 668         F2FS_IPU_SSR_UTIL,
 669         F2FS_IPU_FSYNC,
 670         F2FS_IPU_ASYNC,
 671         F2FS_IPU_NOCACHE,
 672         F2FS_IPU_HONOR_OPU_WRITE,
 673 };
 674
 675 static inline unsigned int curseg_segno(struct f2fs_sb_info *sbi,
 676                 int type)
 677 {
 678         struct curseg_info *curseg = CURSEG_I(sbi, type);
 679         return curseg->segno;
 680 }
 681
 682 static inline unsigned char curseg_alloc_type(struct f2fs_sb_info *sbi,
 683                 int type)
 684 {
 685         struct curseg_info *curseg = CURSEG_I(sbi, type);
 686         return curseg->alloc_type;
 687 }
 688
 689 static inline unsigned short curseg_blkoff(struct f2fs_sb_info *sbi, int type)
 690 {
 691         struct curseg_info *curseg = CURSEG_I(sbi, type);
 692         return curseg->next_blkoff;
 693 }
 694
 695 static inline void check_seg_range(struct f2fs_sb_info *sbi, unsigned int segno)
 696 {
 697         f2fs_bug_on(sbi, segno > TOTAL_SEGS(sbi) - 1);
 698 }
 699
 700 static inline void verify_fio_blkaddr(struct f2fs_io_info *fio)
 701 {
 702         struct f2fs_sb_info *sbi = fio->sbi;
 703
 704         if (__is_valid_data_blkaddr(fio->old_blkaddr))
 705                 verify_blkaddr(sbi, fio->old_blkaddr, __is_meta_io(fio) ?
 706                                         META_GENERIC : DATA_GENERIC);
 707         verify_blkaddr(sbi, fio->new_blkaddr, __is_meta_io(fio) ?
 708                                         META_GENERIC : DATA_GENERIC_ENHANCE);
 709 }
 710
 711 /*
 712  * Summary block is always treated as an invalid block
 713  */
 714 static inline int check_block_count(struct f2fs_sb_info *sbi,
 715                 int segno, struct f2fs_sit_entry *raw_sit)
 716 {
 717         bool is_valid  = test_bit_le(0, raw_sit->valid_map) ? true : false;
 718         int valid_blocks = 0;
 719         int cur_pos = 0, next_pos;
 720         unsigned int usable_blks_per_seg = f2fs_usable_blks_in_seg(sbi, segno);
 721
 722         /* check bitmap with valid block count */
 723         do {
 724                 if (is_valid) {
 725                         next_pos = find_next_zero_bit_le(&raw_sit->valid_map,
 726                                         usable_blks_per_seg,
 727                                         cur_pos);
 728                         valid_blocks += next_pos - cur_pos;
 729                 } else
 730                         next_pos = find_next_bit_le(&raw_sit->valid_map,
 731                                         usable_blks_per_seg,
 732                                         cur_pos);
 733                 cur_pos = next_pos;
 734                 is_valid = !is_valid;
 735         } while (cur_pos < usable_blks_per_seg);
 736
 737         if (unlikely(GET_SIT_VBLOCKS(raw_sit) != valid_blocks)) {
 738                 f2fs_err(sbi, "Mismatch valid blocks %d vs. %d",
 739                          GET_SIT_VBLOCKS(raw_sit), valid_blocks);
 740                 set_sbi_flag(sbi, SBI_NEED_FSCK);
 741                 return -EFSCORRUPTED;
 742         }
 743
 744         if (usable_blks_per_seg < sbi->blocks_per_seg)
 745                 f2fs_bug_on(sbi, find_next_bit_le(&raw_sit->valid_map,
 746                                 sbi->blocks_per_seg,
 747                                 usable_blks_per_seg) != sbi->blocks_per_seg);
 748
 749         /* check segment usage, and check boundary of a given segment number */
 750         if (unlikely(GET_SIT_VBLOCKS(raw_sit) > usable_blks_per_seg
 751                                         || segno > TOTAL_SEGS(sbi) - 1)) {
 752                 f2fs_err(sbi, "Wrong valid blocks %d or segno %u",
 753                          GET_SIT_VBLOCKS(raw_sit), segno);
 754                 set_sbi_flag(sbi, SBI_NEED_FSCK);
 755                 return -EFSCORRUPTED;
 756         }
 757         return 0;
 758 }
 759
 760 static inline pgoff_t current_sit_addr(struct f2fs_sb_info *sbi,
 761                                                 unsigned int start)
 762 {
 763         struct sit_info *sit_i = SIT_I(sbi);
 764         unsigned int offset = SIT_BLOCK_OFFSET(start);
 765         block_t blk_addr = sit_i->sit_base_addr + offset;
 766
 767         check_seg_range(sbi, start);
 768
 769 #ifdef CONFIG_F2FS_CHECK_FS
 770         if (f2fs_test_bit(offset, sit_i->sit_bitmap) !=
 771                         f2fs_test_bit(offset, sit_i->sit_bitmap_mir))
 772                 f2fs_bug_on(sbi, 1);
 773 #endif
 774
 775         /* calculate sit block address */
 776         if (f2fs_test_bit(offset, sit_i->sit_bitmap))
 777                 blk_addr += sit_i->sit_blocks;
 778
 779         return blk_addr;
 780 }
 781
 782 static inline pgoff_t next_sit_addr(struct f2fs_sb_info *sbi,
 783                                                 pgoff_t block_addr)
 784 {
 785         struct sit_info *sit_i = SIT_I(sbi);
 786         block_addr -= sit_i->sit_base_addr;
 787         if (block_addr < sit_i->sit_blocks)
 788                 block_addr += sit_i->sit_blocks;
 789         else
 790                 block_addr -= sit_i->sit_blocks;
 791
 792         return block_addr + sit_i->sit_base_addr;
 793 }
 794
 795 static inline void set_to_next_sit(struct sit_info *sit_i, unsigned int start)
 796 {
 797         unsigned int block_off = SIT_BLOCK_OFFSET(start);
 798
 799         f2fs_change_bit(block_off, sit_i->sit_bitmap);
 800 #ifdef CONFIG_F2FS_CHECK_FS
 801         f2fs_change_bit(block_off, sit_i->sit_bitmap_mir);
 802 #endif
 803 }
 804
 805 static inline unsigned long long get_mtime(struct f2fs_sb_info *sbi,
 806                                                 bool base_time)
 807 {
 808         struct sit_info *sit_i = SIT_I(sbi);
 809         time64_t diff, now = ktime_get_boottime_seconds();
 810
 811         if (now >= sit_i->mounted_time)
 812                 return sit_i->elapsed_time + now - sit_i->mounted_time;
 813
 814         /* system time is set to the past */
 815         if (!base_time) {
 816                 diff = sit_i->mounted_time - now;
 817                 if (sit_i->elapsed_time >= diff)
 818                         return sit_i->elapsed_time - diff;
 819                 return 0;
 820         }
 821         return sit_i->elapsed_time;
 822 }
 823
 824 static inline void set_summary(struct f2fs_summary *sum, nid_t nid,
 825                         unsigned int ofs_in_node, unsigned char version)
 826 {
 827         sum->nid = cpu_to_le32(nid);
 828         sum->ofs_in_node = cpu_to_le16(ofs_in_node);
 829         sum->version = version;
 830 }
 831
 832 static inline block_t start_sum_block(struct f2fs_sb_info *sbi)
 833 {
 834         return __start_cp_addr(sbi) +
 835                 le32_to_cpu(F2FS_CKPT(sbi)->cp_pack_start_sum);
 836 }
 837
 838 static inline block_t sum_blk_addr(struct f2fs_sb_info *sbi, int base, int type)
 839 {
 840         return __start_cp_addr(sbi) +
 841                 le32_to_cpu(F2FS_CKPT(sbi)->cp_pack_total_block_count)
 842                                 - (base + 1) + type;
 843 }
 844
 845 static inline bool sec_usage_check(struct f2fs_sb_info *sbi, unsigned int secno)
 846 {
 847         if (IS_CURSEC(sbi, secno) || (sbi->cur_victim_sec == secno))
 848                 return true;
 849         return false;
 850 }
 851
 852 /*
 853  * It is very important to gather dirty pages and write at once, so that we can
 854  * submit a big bio without interfering other data writes.
 855  * By default, 512 pages for directory data,
 856  * 512 pages (2MB) * 8 for nodes, and
 857  * 256 pages * 8 for meta are set.
 858  */
 859 static inline int nr_pages_to_skip(struct f2fs_sb_info *sbi, int type)
 860 {
 861         if (sbi->sb->s_bdi->wb.dirty_exceeded)
 862                 return 0;
 863
 864         if (type == DATA)
 865                 return sbi->blocks_per_seg;
 866         else if (type == NODE)
 867                 return 8 * sbi->blocks_per_seg;
 868         else if (type == META)
 869                 return 8 * BIO_MAX_VECS;
 870         else
 871                 return 0;
 872 }
 873
 874 /*
 875  * When writing pages, it'd better align nr_to_write for segment size.
 876  */
 877 static inline long nr_pages_to_write(struct f2fs_sb_info *sbi, int type,
 878                                         struct writeback_control *wbc)
 879 {
 880         long nr_to_write, desired;
 881
 882         if (wbc->sync_mode != WB_SYNC_NONE)
 883                 return 0;
 884
 885         nr_to_write = wbc->nr_to_write;
 886         desired = BIO_MAX_VECS;
 887         if (type == NODE)
 888                 desired <<= 1;
 889
 890         wbc->nr_to_write = desired;
 891         return desired - nr_to_write;
 892 }
 893
 894 static inline void wake_up_discard_thread(struct f2fs_sb_info *sbi, bool force)
 895 {
 896         struct discard_cmd_control *dcc = SM_I(sbi)->dcc_info;
 897         bool wakeup = false;
 898         int i;
 899
 900         if (force)
 901                 goto wake_up;
 902
 903         mutex_lock(&dcc->cmd_lock);
 904         for (i = MAX_PLIST_NUM - 1; i >= 0; i--) {
 905                 if (i + 1 < dcc->discard_granularity)
 906                         break;
 907                 if (!list_empty(&dcc->pend_list[i])) {
 908                         wakeup = true;
 909                         break;
 910                 }
 911         }
 912         mutex_unlock(&dcc->cmd_lock);
 913         if (!wakeup || !is_idle(sbi, DISCARD_TIME))
 914                 return;
 915 wake_up:
 916         dcc->discard_wake = 1;
 917         wake_up_interruptible_all(&dcc->discard_wait_queue);
 918 }