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