ldiskfs/kernel_patches/patches/rhel7/ext4-prealloc.patch

   1 Index: linux-3.10.0-123.el7.x86_64/fs/ext4/ext4.h
   2 ===================================================================
   3 --- linux-3.10.0-123.el7.x86_64.orig/fs/ext4/ext4.h
   4 +++ linux-3.10.0-123.el7.x86_64/fs/ext4/ext4.h
   5 @@ -1243,11 +1243,14 @@ struct ext4_sb_info {
   6
   7         /* tunables */
   8         unsigned long s_stripe;
   9 -       unsigned int s_mb_stream_request;
  10 +       unsigned long s_mb_small_req;
  11 +       unsigned long s_mb_large_req;
  12         unsigned int s_mb_max_to_scan;
  13         unsigned int s_mb_min_to_scan;
  14         unsigned int s_mb_stats;
  15         unsigned int s_mb_order2_reqs;
  16 +       unsigned long *s_mb_prealloc_table;
  17 +       unsigned long s_mb_prealloc_table_size;
  18         unsigned int s_mb_group_prealloc;
  19         unsigned int s_max_writeback_mb_bump;
  20         unsigned int s_max_dir_size_kb;
  21 Index: linux-3.10.0-123.el7.x86_64/fs/ext4/mballoc.c
  22 ===================================================================
  23 --- linux-3.10.0-123.el7.x86_64.orig/fs/ext4/mballoc.c
  24 +++ linux-3.10.0-123.el7.x86_64/fs/ext4/mballoc.c
  25 @@ -1828,6 +1828,25 @@ int ext4_mb_find_by_goal(struct ext4_all
  26         return 0;
  27  }
  28
  29 +static void ext4_mb_prealloc_table_add(struct ext4_sb_info *sbi, int value)
  30 +{
  31 +       int i;
  32 +
  33 +       if (value > (sbi->s_blocks_per_group - 1 - 1 - sbi->s_itb_per_group))
  34 +               return;
  35 +
  36 +       for (i = 0; i < sbi->s_mb_prealloc_table_size; i++) {
  37 +               if (sbi->s_mb_prealloc_table[i] == 0) {
  38 +                       sbi->s_mb_prealloc_table[i] = value;
  39 +                       return;
  40 +               }
  41 +
  42 +               /* they should add values in order */
  43 +               if (value <= sbi->s_mb_prealloc_table[i])
  44 +                       return;
  45 +       }
  46 +}
  47 +
  48  /*
  49   * The routine scans buddy structures (not bitmap!) from given order
  50   * to max order and tries to find big enough chunk to satisfy the req
  51 @@ -2263,6 +2282,91 @@ static const struct seq_operations ext4_
  52         .show   = ext4_mb_seq_groups_show,
  53  };
  54
  55 +#define EXT4_MB_PREALLOC_TABLE          "prealloc_table"
  56 +
  57 +static ssize_t ext4_mb_prealloc_table_proc_write(struct file *file,
  58 +                                            const char __user *buf,
  59 +                                            size_t cnt, loff_t *pos)
  60 +{
  61 +       struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(PDE_DATA(file_inode(file)));
  62 +       unsigned long value;
  63 +       unsigned long prev = 0;
  64 +       char str[128];
  65 +       char *cur;
  66 +       char *end;
  67 +       unsigned long *new_table;
  68 +       int num = 0;
  69 +       int i = 0;
  70 +
  71 +       if (cnt >= sizeof(str))
  72 +               return -EINVAL;
  73 +       if (copy_from_user(str, buf, cnt))
  74 +               return -EFAULT;
  75 +
  76 +       num = 0;
  77 +       cur = str;
  78 +       end = str + cnt;
  79 +       while (cur < end) {
  80 +               int rc;
  81 +               while ((cur < end) && (*cur == ' '))
  82 +                       cur++;
  83 +               rc = kstrtol(cur, 0, &value);
  84 +               if (rc != 0)
  85 +                       return -EINVAL;
  86 +               if (value == 0)
  87 +                       break;
  88 +               if (value <= prev)
  89 +                       return -EINVAL;
  90 +               prev = value;
  91 +               num++;
  92 +       }
  93 +
  94 +       new_table = kmalloc(num * sizeof(*new_table), GFP_KERNEL);
  95 +       if (new_table == NULL)
  96 +               return -ENOMEM;
  97 +       kfree(sbi->s_mb_prealloc_table);
  98 +       memset(new_table, 0, num * sizeof(*new_table));
  99 +       sbi->s_mb_prealloc_table = new_table;
 100 +       sbi->s_mb_prealloc_table_size = num;
 101 +       cur = str;
 102 +       end = str + cnt;
 103 +       while (cur < end && i < num) {
 104 +               while (cur < end && *cur == ' ')
 105 +                       cur++;
 106 +               value = simple_strtol(cur, &cur, 0);
 107 +               ext4_mb_prealloc_table_add(sbi, value);
 108 +               i++;
 109 +       }
 110 +
 111 +       return cnt;
 112 +}
 113 +
 114 +static int mb_prealloc_table_seq_show(struct seq_file *m, void *v)
 115 +{
 116 +       struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(m->private);
 117 +       int i;
 118 +
 119 +       for (i = 0; i < sbi->s_mb_prealloc_table_size; i++)
 120 +               seq_printf(m, "%ld ", sbi->s_mb_prealloc_table[i]);
 121 +       seq_printf(m, "\n");
 122 +
 123 +       return 0;
 124 +}
 125 +
 126 +static int mb_prealloc_table_seq_open(struct inode *inode, struct file *file)
 127 +{
 128 +       return single_open(file, mb_prealloc_table_seq_show, PDE_DATA(inode));
 129 +}
 130 +
 131 +static const struct file_operations ext4_mb_prealloc_seq_fops = {
 132 +       .owner   = THIS_MODULE,
 133 +       .open    = mb_prealloc_table_seq_open,
 134 +       .read    = seq_read,
 135 +       .llseek  = seq_lseek,
 136 +       .release = single_release,
 137 +       .write   = ext4_mb_prealloc_table_proc_write,
 138 +};
 139 +
 140  static int ext4_mb_seq_groups_open(struct inode *inode, struct file *file)
 141  {
 142         struct super_block *sb = PDE_DATA(inode);
 143 @@ -2557,7 +2656,6 @@ int ext4_mb_init(struct super_block *sb)
 144         sbi->s_mb_max_to_scan = MB_DEFAULT_MAX_TO_SCAN;
 145         sbi->s_mb_min_to_scan = MB_DEFAULT_MIN_TO_SCAN;
 146         sbi->s_mb_stats = MB_DEFAULT_STATS;
 147 -       sbi->s_mb_stream_request = MB_DEFAULT_STREAM_THRESHOLD;
 148         sbi->s_mb_order2_reqs = MB_DEFAULT_ORDER2_REQS;
 149         /*
 150          * The default group preallocation is 512, which for 4k block
 151 @@ -2581,9 +2679,48 @@ int ext4_mb_init(struct super_block *sb)
 152          * RAID stripe size so that preallocations don't fragment
 153          * the stripes.
 154          */
 155 -       if (sbi->s_stripe > 1) {
 156 -               sbi->s_mb_group_prealloc = roundup(
 157 -                       sbi->s_mb_group_prealloc, sbi->s_stripe);
 158 +
 159 +       if (sbi->s_stripe == 0) {
 160 +               sbi->s_mb_prealloc_table_size = 10;
 161 +               i = sbi->s_mb_prealloc_table_size * sizeof(unsigned long);
 162 +               sbi->s_mb_prealloc_table = kmalloc(i, GFP_NOFS);
 163 +               if (sbi->s_mb_prealloc_table == NULL) {
 164 +                       ret = -ENOMEM;
 165 +                       goto out;
 166 +               }
 167 +               memset(sbi->s_mb_prealloc_table, 0, i);
 168 +
 169 +               ext4_mb_prealloc_table_add(sbi, 4);
 170 +               ext4_mb_prealloc_table_add(sbi, 8);
 171 +               ext4_mb_prealloc_table_add(sbi, 16);
 172 +               ext4_mb_prealloc_table_add(sbi, 32);
 173 +               ext4_mb_prealloc_table_add(sbi, 64);
 174 +               ext4_mb_prealloc_table_add(sbi, 128);
 175 +               ext4_mb_prealloc_table_add(sbi, 256);
 176 +               ext4_mb_prealloc_table_add(sbi, 512);
 177 +               ext4_mb_prealloc_table_add(sbi, 1024);
 178 +               ext4_mb_prealloc_table_add(sbi, 2048);
 179 +
 180 +               sbi->s_mb_small_req = 256;
 181 +               sbi->s_mb_large_req = 1024;
 182 +               sbi->s_mb_group_prealloc = 512;
 183 +       } else {
 184 +               sbi->s_mb_prealloc_table_size = 3;
 185 +               i = sbi->s_mb_prealloc_table_size * sizeof(unsigned long);
 186 +               sbi->s_mb_prealloc_table = kmalloc(i, GFP_NOFS);
 187 +               if (sbi->s_mb_prealloc_table == NULL) {
 188 +                       ret = -ENOMEM;
 189 +                       goto out;
 190 +               }
 191 +               memset(sbi->s_mb_prealloc_table, 0, i);
 192 +
 193 +               ext4_mb_prealloc_table_add(sbi, sbi->s_stripe);
 194 +               ext4_mb_prealloc_table_add(sbi, sbi->s_stripe * 2);
 195 +               ext4_mb_prealloc_table_add(sbi, sbi->s_stripe * 4);
 196 +
 197 +               sbi->s_mb_small_req = sbi->s_stripe;
 198 +               sbi->s_mb_large_req = sbi->s_stripe * 8;
 199 +               sbi->s_mb_group_prealloc = sbi->s_stripe * 4;
 200         }
 201
 202         sbi->s_locality_groups = alloc_percpu(struct ext4_locality_group);
 203 @@ -2605,9 +2742,13 @@ int ext4_mb_init(struct super_block *sb)
 204         if (ret != 0)
 205                 goto out_free_locality_groups;
 206
 207 -       if (sbi->s_proc)
 208 +       if (sbi->s_proc) {
 209                 proc_create_data("mb_groups", S_IRUGO, sbi->s_proc,
 210                                  &ext4_mb_seq_groups_fops, sb);
 211 +               proc_create_data(EXT4_MB_PREALLOC_TABLE, S_IFREG | S_IRUGO |
 212 +                                S_IWUSR, sbi->s_proc,
 213 +                                &ext4_mb_prealloc_seq_fops, sb);
 214 +       }
 215
 216         return 0;
 217
 218 @@ -2615,6 +2756,7 @@ out_free_locality_groups:
 219         free_percpu(sbi->s_locality_groups);
 220         sbi->s_locality_groups = NULL;
 221  out:
 222 +       kfree(sbi->s_mb_prealloc_table);
 223         kfree(sbi->s_mb_offsets);
 224
 225
 226 @@ -2651,8 +2793,10 @@ int ext4_mb_release(struct super_block *
 227         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(sb);
 228         struct kmem_cache *cachep = get_groupinfo_cache(sb->s_blocksize_bits);
 229
 230 -       if (sbi->s_proc)
 231 +       if (sbi->s_proc) {
 232                 remove_proc_entry("mb_groups", sbi->s_proc);
 233 +               remove_proc_entry(EXT4_MB_PREALLOC_TABLE, sbi->s_proc);
 234 +       }
 235
 236         if (sbi->s_group_info) {
 237                 for (i = 0; i < ngroups; i++) {
 238 @@ -2963,9 +3107,9 @@ ext4_mb_normalize_request(struct ext4_al
 239                                 struct ext4_allocation_request *ar)
 240  {
 241         struct ext4_sb_info *sbi = EXT4_SB(ac->ac_sb);
 242 -       int bsbits, max;
 243 +       int bsbits, i, wind;
 244         ext4_lblk_t end;
 245 -       loff_t size, start_off;
 246 +       loff_t size;
 247         loff_t orig_size __maybe_unused;
 248         ext4_lblk_t start;
 249         struct ext4_inode_info *ei = EXT4_I(ac->ac_inode);
 250 @@ -2998,51 +3142,34 @@ ext4_mb_normalize_request(struct ext4_al
 251         size = size << bsbits;
 252         if (size < i_size_read(ac->ac_inode))
 253                 size = i_size_read(ac->ac_inode);
 254 -       orig_size = size;
 255 +       size = (size + ac->ac_sb->s_blocksize - 1) >> bsbits;
 256
 257 -       /* max size of free chunks */
 258 -       max = 2 << bsbits;
 259 +       start = wind = 0;
 260
 261 -#define NRL_CHECK_SIZE(req, size, max, chunk_size)     \
 262 -               (req <= (size) || max <= (chunk_size))
 263 +       /* let's choose preallocation window depending on file size */
 264 +       for (i = 0; i < sbi->s_mb_prealloc_table_size; i++) {
 265 +               if (size <= sbi->s_mb_prealloc_table[i]) {
 266 +                       wind = sbi->s_mb_prealloc_table[i];
 267 +                       break;
 268 +               }
 269 +       }
 270 +       size = wind;
 271
 272 -       /* first, try to predict filesize */
 273 -       /* XXX: should this table be tunable? */
 274 -       start_off = 0;
 275 -       if (size <= 16 * 1024) {
 276 -               size = 16 * 1024;
 277 -       } else if (size <= 32 * 1024) {
 278 -               size = 32 * 1024;
 279 -       } else if (size <= 64 * 1024) {
 280 -               size = 64 * 1024;
 281 -       } else if (size <= 128 * 1024) {
 282 -               size = 128 * 1024;
 283 -       } else if (size <= 256 * 1024) {
 284 -               size = 256 * 1024;
 285 -       } else if (size <= 512 * 1024) {
 286 -               size = 512 * 1024;
 287 -       } else if (size <= 1024 * 1024) {
 288 -               size = 1024 * 1024;
 289 -       } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 4 * 1024 * 1024, max, 2 * 1024)) {
 290 -               start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
 291 -                                               (21 - bsbits)) << 21;
 292 -               size = 2 * 1024 * 1024;
 293 -       } else if (NRL_CHECK_SIZE(size, 8 * 1024 * 1024, max, 4 * 1024)) {
 294 -               start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
 295 -                                                       (22 - bsbits)) << 22;
 296 -               size = 4 * 1024 * 1024;
 297 -       } else if (NRL_CHECK_SIZE(ac->ac_o_ex.fe_len,
 298 -                                       (8<<20)>>bsbits, max, 8 * 1024)) {
 299 -               start_off = ((loff_t)ac->ac_o_ex.fe_logical >>
 300 -                                                       (23 - bsbits)) << 23;
 301 -               size = 8 * 1024 * 1024;
 302 -       } else {
 303 -               start_off = (loff_t) ac->ac_o_ex.fe_logical << bsbits;
 304 -               size      = (loff_t) EXT4_C2B(EXT4_SB(ac->ac_sb),
 305 -                                             ac->ac_o_ex.fe_len) << bsbits;
 306 +       if (wind == 0) {
 307 +               __u64 tstart, tend;
 308 +               /* file is quite large, we now preallocate with
 309 +                * the biggest configured window with regart to
 310 +                * logical offset */
 311 +               wind = sbi->s_mb_prealloc_table[i - 1];
 312 +               tstart = ac->ac_o_ex.fe_logical;
 313 +               do_div(tstart, wind);
 314 +               start = tstart * wind;
 315 +               tend = ac->ac_o_ex.fe_logical + ac->ac_o_ex.fe_len - 1;
 316 +               do_div(tend, wind);
 317 +               tend = tend * wind + wind;
 318 +               size = tend - start;
 319         }
 320 -       size = size >> bsbits;
 321 -       start = start_off >> bsbits;
 322 +       orig_size = size;
 323
 324         /* don't cover already allocated blocks in selected range */
 325         if (ar->pleft && start <= ar->lleft) {
 326 @@ -3117,7 +3245,6 @@ ext4_mb_normalize_request(struct ext4_al
 327         BUG_ON(start + size <= ac->ac_o_ex.fe_logical &&
 328                         start > ac->ac_o_ex.fe_logical);
 329         }
 330 -       BUG_ON(size <= 0 || size > EXT4_BLOCKS_PER_GROUP(ac->ac_sb));
 331
 332         /* now prepare goal request */
 333
 334 @@ -4056,11 +4183,19 @@ static void ext4_mb_group_or_file(struct
 335
 336         /* don't use group allocation for large files */
 337         size = max(size, isize);
 338 -       if (size > sbi->s_mb_stream_request) {
 339 +       if ((ac->ac_o_ex.fe_len >= sbi->s_mb_small_req) ||
 340 +           (size >= sbi->s_mb_large_req)) {
 341                 ac->ac_flags |= EXT4_MB_STREAM_ALLOC;
 342                 return;
 343         }
 344
 345 +       /*
 346 +        * request is so large that we don't care about
 347 +        * streaming - it overweights any possible seek
 348 +        */
 349 +       if (ac->ac_o_ex.fe_len >= sbi->s_mb_large_req)
 350 +               return;
 351 +
 352         BUG_ON(ac->ac_lg != NULL);
 353         /*
 354          * locality group prealloc space are per cpu. The reason for having
 355 Index: linux-3.10.0-123.el7.x86_64/fs/ext4/super.c
 356 ===================================================================
 357 --- linux-3.10.0-123.el7.x86_64.orig/fs/ext4/super.c
 358 +++ linux-3.10.0-123.el7.x86_64/fs/ext4/super.c
 359 @@ -2555,7 +2555,8 @@ EXT4_RW_ATTR_SBI_UI(mb_stats, s_mb_stats
 360  EXT4_RW_ATTR_SBI_UI(mb_max_to_scan, s_mb_max_to_scan);
 361  EXT4_RW_ATTR_SBI_UI(mb_min_to_scan, s_mb_min_to_scan);
 362  EXT4_RW_ATTR_SBI_UI(mb_order2_req, s_mb_order2_reqs);
 363 -EXT4_RW_ATTR_SBI_UI(mb_stream_req, s_mb_stream_request);
 364 +EXT4_RW_ATTR_SBI_UI(mb_small_req, s_mb_small_req);
 365 +EXT4_RW_ATTR_SBI_UI(mb_large_req, s_mb_large_req);
 366  EXT4_RW_ATTR_SBI_UI(mb_group_prealloc, s_mb_group_prealloc);
 367  EXT4_RW_ATTR_SBI_UI(max_writeback_mb_bump, s_max_writeback_mb_bump);
 368  EXT4_RW_ATTR_SBI_UI(extent_max_zeroout_kb, s_extent_max_zeroout_kb);
 369 @@ -2578,7 +2579,8 @@ static struct attribute *ext4_attrs[] =
 370         ATTR_LIST(mb_max_to_scan),
 371         ATTR_LIST(mb_min_to_scan),
 372         ATTR_LIST(mb_order2_req),
 373 -       ATTR_LIST(mb_stream_req),
 374 +       ATTR_LIST(mb_small_req),
 375 +       ATTR_LIST(mb_large_req),
 376         ATTR_LIST(mb_group_prealloc),
 377         ATTR_LIST(max_writeback_mb_bump),
 378         ATTR_LIST(extent_max_zeroout_kb),
 379 Index: linux-3.10.0-123.el7.x86_64/fs/ext4/inode.c
 380 ===================================================================
 381 --- linux-3.10.0-123.el7.x86_64.orig/fs/ext4/inode.c
 382 +++ linux-3.10.0-123.el7.x86_64/fs/ext4/inode.c
 383 @@ -2476,6 +2476,9 @@ static int ext4_da_writepages(struct add
 384         if (unlikely(sbi->s_mount_flags & EXT4_MF_FS_ABORTED))
 385                 return -EROFS;
 386
 387 +       if (wbc->nr_to_write < sbi->s_mb_small_req)
 388 +               wbc->nr_to_write = sbi->s_mb_small_req;
 389 +
 390         if (wbc->range_start == 0 && wbc->range_end == LLONG_MAX)
 391                 range_whole = 1;
 392