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LU-1842 quota: add acq/rel logic on QMT
[fs/lustre-release.git] / lustre / quota / qmt_entry.c
1 /*
2  * GPL HEADER START
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9  *
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15  *
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17  * version 2 along with this program; if not, write to the
18  * Free Software Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330,
19  * Boston, MA 021110-1307, USA
20  *
21  * GPL HEADER END
22  */
23 /*
24  * Copyright (c) 2012 Intel, Inc.
25  * Use is subject to license terms.
26  *
27  * Author: Johann Lombardi <johann.lombardi@intel.com>
28  * Author: Niu    Yawei    <yawei.niu@intel.com>
29  */
30
31 #ifndef EXPORT_SYMTAB
32 # define EXPORT_SYMTAB
33 #endif
34
35 #define DEBUG_SUBSYSTEM S_LQUOTA
36
37 #include "qmt_internal.h"
38
39 /*
40  * Initialize qmt-specific fields of quota entry.
41  *
42  * \param lqe - is the quota entry to initialize
43  * \param arg - is the pointer to the qmt_pool_info structure
44  */
45 static void qmt_lqe_init(struct lquota_entry *lqe, void *arg)
46 {
47         LASSERT(lqe_is_master(lqe));
48
49         lqe->lqe_revoke_time = 0;
50         cfs_init_rwsem(&lqe->lqe_sem);
51 }
52
53 /*
54  * Update a lquota entry. This is done by reading quota settings from the global
55  * index. The lquota entry must be write locked.
56  *
57  * \param env - the environment passed by the caller
58  * \param lqe - is the quota entry to refresh
59  * \param arg - is the pointer to the qmt_pool_info structure
60  */
61 static int qmt_lqe_read(const struct lu_env *env, struct lquota_entry *lqe,
62                         void *arg)
63 {
64         struct qmt_thread_info  *qti = qmt_info(env);
65         struct qmt_pool_info    *pool = (struct qmt_pool_info *)arg;
66         int                      rc;
67         ENTRY;
68
69         LASSERT(lqe_is_master(lqe));
70
71         /* read record from disk */
72         rc = lquota_disk_read(env, pool->qpi_glb_obj[lqe->lqe_site->lqs_qtype],
73                               &lqe->lqe_id, (struct dt_rec *)&qti->qti_glb_rec);
74
75         switch (rc) {
76         case -ENOENT:
77                 /* no such entry, assume quota isn't enforced for this user */
78                 lqe->lqe_enforced = false;
79                 break;
80         case 0:
81                 /* copy quota settings from on-disk record */
82                 lqe->lqe_granted   = qti->qti_glb_rec.qbr_granted;
83                 lqe->lqe_hardlimit = qti->qti_glb_rec.qbr_hardlimit;
84                 lqe->lqe_softlimit = qti->qti_glb_rec.qbr_softlimit;
85                 lqe->lqe_gracetime = qti->qti_glb_rec.qbr_time;
86
87                 if (lqe->lqe_hardlimit == 0 && lqe->lqe_softlimit == 0)
88                         /* {hard,soft}limit=0 means no quota enforced */
89                         lqe->lqe_enforced = false;
90                 else
91                         lqe->lqe_enforced  = true;
92
93                 break;
94         default:
95                 LQUOTA_ERROR(lqe, "failed to read quota entry from disk, rc:%d",
96                              rc);
97                 RETURN(rc);
98         }
99
100         LQUOTA_DEBUG(lqe, "read");
101         RETURN(0);
102 }
103
104 /*
105  * Print lqe information for debugging.
106  *
107  * \param lqe - is the quota entry to debug
108  * \param arg - is the pointer to the qmt_pool_info structure
109  * \param msgdata - debug message
110  * \param fmt     - format of debug message
111  */
112 static void qmt_lqe_debug(struct lquota_entry *lqe, void *arg,
113                           struct libcfs_debug_msg_data *msgdata,
114                           const char *fmt, va_list args)
115 {
116         struct qmt_pool_info    *pool = (struct qmt_pool_info *)arg;
117
118         libcfs_debug_vmsg2(msgdata, fmt, args,
119                            "qmt:%s pool:%d-%s id:"LPU64" enforced:%d hard:"LPU64
120                            " soft:"LPU64" granted:"LPU64" time:"LPU64" qunit:"
121                            LPU64" edquot:%d revoke:"LPU64"\n",
122                            pool->qpi_qmt->qmt_svname,
123                            pool->qpi_key & 0x0000ffff,
124                            RES_NAME(pool->qpi_key >> 16),
125                            lqe->lqe_id.qid_uid, lqe->lqe_enforced,
126                            lqe->lqe_hardlimit, lqe->lqe_softlimit,
127                            lqe->lqe_granted, lqe->lqe_gracetime,
128                            lqe->lqe_qunit, lqe->lqe_edquot,
129                            lqe->lqe_revoke_time);
130 }
131
132 /*
133  * Vector of quota entry operations supported on the master
134  */
135 struct lquota_entry_operations qmt_lqe_ops = {
136         .lqe_init       = qmt_lqe_init,
137         .lqe_read       = qmt_lqe_read,
138         .lqe_debug      = qmt_lqe_debug,
139 };
140
141 /*
142  * Reserve enough credits to update records in both the global index and
143  * the slave index identified by \slv_obj
144  *
145  * \param env     - is the environment passed by the caller
146  * \param lqe     - is the quota entry associated with the identifier
147  *                  subject to the change
148  * \param slv_obj - is the dt_object associated with the index file
149  * \param restore - is a temporary storage for current quota settings which will
150  *                  be restored if something goes wrong at index update time.
151  */
152 struct thandle *qmt_trans_start_with_slv(const struct lu_env *env,
153                                          struct lquota_entry *lqe,
154                                          struct dt_object *slv_obj,
155                                          struct qmt_lqe_restore *restore)
156 {
157         struct qmt_device       *qmt;
158         struct thandle          *th;
159         int                      rc;
160         ENTRY;
161
162         LASSERT(lqe != NULL);
163         LASSERT(lqe_is_master(lqe));
164
165         qmt = lqe2qpi(lqe)->qpi_qmt;
166
167         if (slv_obj != NULL)
168                 LQUOTA_DEBUG(lqe, "declare write for slv "DFID,
169                              PFID(lu_object_fid(&slv_obj->do_lu)));
170
171         /* start transaction */
172         th = dt_trans_create(env, qmt->qmt_child);
173         if (IS_ERR(th))
174                 RETURN(th);
175
176         if (slv_obj == NULL)
177                 /* quota settings on master are updated synchronously for the
178                  * time being */
179                 th->th_sync = 1;
180
181         /* reserve credits for global index update */
182         rc = lquota_disk_declare_write(env, th, LQE_GLB_OBJ(lqe), &lqe->lqe_id);
183         if (rc)
184                 GOTO(out, rc);
185
186         if (slv_obj != NULL) {
187                 /* reserve credits for slave index update */
188                 rc = lquota_disk_declare_write(env, th, slv_obj, &lqe->lqe_id);
189                 if (rc)
190                         GOTO(out, rc);
191         }
192
193         /* start transaction */
194         rc = dt_trans_start_local(env, qmt->qmt_child, th);
195         if (rc)
196                 GOTO(out, rc);
197
198         EXIT;
199 out:
200         if (rc) {
201                 dt_trans_stop(env, qmt->qmt_child, th);
202                 th = ERR_PTR(rc);
203                 LQUOTA_ERROR(lqe, "failed to slv declare write for "DFID
204                              ", rc:%d", PFID(lu_object_fid(&slv_obj->do_lu)),
205                              rc);
206         } else {
207                 restore->qlr_hardlimit = lqe->lqe_hardlimit;
208                 restore->qlr_softlimit = lqe->lqe_softlimit;
209                 restore->qlr_gracetime = lqe->lqe_gracetime;
210                 restore->qlr_granted   = lqe->lqe_granted;
211                 restore->qlr_qunit     = lqe->lqe_qunit;
212         }
213         return th;
214 }
215
216 /*
217  * Reserve enough credits to update a record in the global index
218  *
219  * \param env     - is the environment passed by the caller
220  * \param lqe     - is the quota entry to be modified in the global index
221  * \param restore - is a temporary storage for current quota settings which will
222  *                  be restored if something goes wrong at index update time.
223  */
224 struct thandle *qmt_trans_start(const struct lu_env *env,
225                                 struct lquota_entry *lqe,
226                                 struct qmt_lqe_restore *restore)
227 {
228         LQUOTA_DEBUG(lqe, "declare write");
229         return qmt_trans_start_with_slv(env, lqe, NULL, restore);
230 }
231
232 /*
233  * Update record associated with a quota entry in the global index.
234  * If LQUOTA_BUMP_VER is set, then the global index version must also be
235  * bumped.
236  * The entry must be at least read locked, dirty and up-to-date.
237  *
238  * \param env   - the environment passed by the caller
239  * \param th    - is the transaction handle to be used for the disk writes
240  * \param lqe   - is the quota entry to udpate
241  * \param obj   - is the dt_object associated with the index file
242  * \param flags - can be LQUOTA_BUMP_VER or LQUOTA_SET_VER.
243  * \param ver   - is used to return the new version of the index.
244  *
245  * \retval      - 0 on success and lqe dirty flag cleared,
246  *                appropriate error on failure and uptodate flag cleared.
247  */
248 int qmt_glb_write(const struct lu_env *env, struct thandle *th,
249                   struct lquota_entry *lqe, __u32 flags, __u64 *ver)
250 {
251         struct qmt_thread_info  *qti = qmt_info(env);
252         struct lquota_glb_rec   *rec;
253         int                      rc;
254         ENTRY;
255
256         LASSERT(lqe != NULL);
257         LASSERT(lqe_is_master(lqe));
258         LASSERT(lqe_is_locked(lqe));
259         LASSERT(lqe->lqe_uptodate);
260         LASSERT((flags & ~(LQUOTA_BUMP_VER | LQUOTA_SET_VER)) == 0);
261
262         LQUOTA_DEBUG(lqe, "write glb");
263
264         if (!lqe->lqe_enforced && lqe->lqe_granted == 0 &&
265             lqe->lqe_id.qid_uid != 0) {
266                 /* quota isn't enforced any more for this entry and there is no
267                  * more space granted to slaves, let's just remove the entry
268                  * from the index */
269                 rec = NULL;
270         } else {
271                 rec = &qti->qti_glb_rec;
272
273                 /* fill global index with updated quota settings */
274                 rec->qbr_granted   = lqe->lqe_granted;
275                 rec->qbr_hardlimit = lqe->lqe_hardlimit;
276                 rec->qbr_softlimit = lqe->lqe_softlimit;
277                 rec->qbr_time      = lqe->lqe_gracetime;
278         }
279
280         /* write new quota settings */
281         rc = lquota_disk_write(env, th, LQE_GLB_OBJ(lqe), &lqe->lqe_id,
282                                (struct dt_rec *)rec, flags, ver);
283         if (rc)
284                 /* we failed to write the new quota settings to disk, report
285                  * error to caller who will restore the initial value */
286                 LQUOTA_ERROR(lqe, "failed to update global index, rc:%d", rc);
287
288         RETURN(rc);
289 }
290
291 /*
292  * Read from disk how much quota space is allocated to a slave.
293  * This is done by reading records from the dedicated slave index file.
294  * Return in \granted how much quota space is currently allocated to the
295  * slave.
296  * The entry must be at least read locked.
297  *
298  * \param env - the environment passed by the caller
299  * \param lqe - is the quota entry associated with the identifier to look-up
300  *              in the slave index
301  * \param slv_obj - is the dt_object associated with the slave index
302  * \param granted - is the output parameter where to return how much space
303  *                  is granted to the slave.
304  *
305  * \retval    - 0 on success, appropriate error on failure
306  */
307 int qmt_slv_read(const struct lu_env *env, struct lquota_entry *lqe,
308                  struct dt_object *slv_obj, __u64 *granted)
309 {
310         struct qmt_thread_info  *qti = qmt_info(env);
311         struct lquota_slv_rec   *slv_rec = &qti->qti_slv_rec;
312         int                      rc;
313         ENTRY;
314
315         LASSERT(lqe != NULL);
316         LASSERT(lqe_is_master(lqe));
317         LASSERT(lqe_is_locked(lqe));
318
319         LQUOTA_DEBUG(lqe, "read slv "DFID,
320                      PFID(lu_object_fid(&slv_obj->do_lu)));
321
322         /* read slave record from disk */
323         rc = lquota_disk_read(env, slv_obj, &lqe->lqe_id,
324                               (struct dt_rec *)slv_rec);
325         switch (rc) {
326         case -ENOENT:
327                 *granted = 0;
328                 break;
329         case 0:
330                 /* extract granted from on-disk record */
331                 *granted = slv_rec->qsr_granted;
332                 break;
333         default:
334                 LQUOTA_ERROR(lqe, "failed to read slave record "DFID,
335                              PFID(lu_object_fid(&slv_obj->do_lu)));
336                 RETURN(rc);
337         }
338
339         LQUOTA_DEBUG(lqe, "successful slv read "LPU64, *granted);
340
341         RETURN(0);
342 }
343
344 /*
345  * Update record in slave index file.
346  * The entry must be at least read locked.
347  *
348  * \param env - the environment passed by the caller
349  * \param th  - is the transaction handle to be used for the disk writes
350  * \param lqe - is the dirty quota entry which will be updated at the same time
351  *              as the slave index
352  * \param slv_obj - is the dt_object associated with the slave index
353  * \param flags - can be LQUOTA_BUMP_VER or LQUOTA_SET_VER.
354  * \param ver   - is used to return the new version of the index.
355  * \param granted - is the new amount of quota space owned by the slave
356  *
357  * \retval    - 0 on success, appropriate error on failure
358  */
359 int qmt_slv_write(const struct lu_env *env, struct thandle *th,
360                   struct lquota_entry *lqe, struct dt_object *slv_obj,
361                   __u32 flags, __u64 *ver, __u64 granted)
362 {
363         struct qmt_thread_info  *qti = qmt_info(env);
364         struct lquota_slv_rec   *rec;
365         int                      rc;
366         ENTRY;
367
368         LASSERT(lqe != NULL);
369         LASSERT(lqe_is_master(lqe));
370         LASSERT(lqe_is_locked(lqe));
371
372         LQUOTA_DEBUG(lqe, "write slv "DFID" granted:"LPU64,
373                      PFID(lu_object_fid(&slv_obj->do_lu)), granted);
374
375         if (granted == 0) {
376                 /* this slave does not own any quota space for this ID any more,
377                  * so let's just remove the entry from the index */
378                 rec = NULL;
379         } else {
380                 rec = &qti->qti_slv_rec;
381
382                 /* updated space granted to this slave */
383                 rec->qsr_granted = granted;
384         }
385
386         /* write new granted space */
387         rc = lquota_disk_write(env, th, slv_obj, &lqe->lqe_id,
388                                (struct dt_rec *)rec, flags, ver);
389         if (rc) {
390                 LQUOTA_ERROR(lqe, "failed to update slave index "DFID" granted:"
391                              LPU64, PFID(lu_object_fid(&slv_obj->do_lu)),
392                              granted);
393                 RETURN(rc);
394         }
395
396         RETURN(0);
397 }
398
399 /*
400  * Check whether new limits are valid for this pool
401  *
402  * \param lqe  - is the quota entry subject to the setquota
403  * \param hard - is the new hard limit
404  * \param soft - is the new soft limit
405  */
406 int qmt_validate_limits(struct lquota_entry *lqe, __u64 hard, __u64 soft)
407 {
408         ENTRY;
409
410         if (hard != 0 && soft > hard)
411                 /* soft limit must be less than hard limit */
412                 RETURN(-EINVAL);
413         RETURN(0);
414 }
415
416 /*
417  * Set/clear edquot flag after quota space allocation/release or settings
418  * change. Slaves will be notified of changes via glimpse on per-ID lock
419  *
420  * \param lqe - is the quota entry to check
421  * \param now - is the current time in second used for grace time managment
422  */
423 void qmt_adjust_edquot(struct lquota_entry *lqe, __u64 now)
424 {
425         struct qmt_pool_info    *pool = lqe2qpi(lqe);
426
427         if (!lqe->lqe_enforced)
428                 RETURN_EXIT;
429
430         if (!lqe->lqe_edquot) {
431                 /* space exhausted flag not set, let's check whether it is time
432                  * to set the flag */
433
434                 if (!qmt_space_exhausted(lqe, now))
435                         /* the qmt still has available space */
436                         RETURN_EXIT;
437
438                 if (lqe->lqe_qunit != pool->qpi_least_qunit)
439                         /* we haven't reached the minimal qunit yet, so there is
440                          * still hope that the rebalancing process might free up
441                          * some quota space */
442                         RETURN_EXIT;
443
444                 if (lqe->lqe_may_rel != 0 &&
445                     cfs_time_beforeq_64(lqe->lqe_revoke_time,
446                                         cfs_time_shift_64(-QMT_REBA_TIMEOUT)))
447                         /* Let's give more time to slave to release space */
448                         RETURN_EXIT;
449
450                 /* set edquot flag */
451                 lqe->lqe_edquot = true;
452         } else {
453                 /* space exhausted flag set, let's check whether it is time to
454                  * clear it */
455
456                 if (qmt_space_exhausted(lqe, now))
457                         /* the qmt still has not space */
458                         RETURN_EXIT;
459
460                 if (lqe->lqe_hardlimit != 0 &&
461                     lqe->lqe_granted + pool->qpi_least_qunit >
462                                                         lqe->lqe_hardlimit)
463                         /* we clear the flag only once at least one least qunit
464                          * is available */
465                         RETURN_EXIT;
466
467                 /* clear edquot flag */
468                 lqe->lqe_edquot = false;
469         }
470
471         LQUOTA_DEBUG(lqe, "changing edquot flag");
472
473         /* let's notify slave by issuing glimpse on per-ID lock.
474          * the rebalance thread will take care of this */
475         qmt_id_lock_notify(pool->qpi_qmt, lqe);
476 }
477
478 /*
479  * Try to grant more quota space back to slave.
480  *
481  * \param lqe     - is the quota entry for which we would like to allocate more
482  *                  space
483  * \param granted - is how much was already granted as part of the request
484  *                  processing
485  * \param spare   - is how much unused quota space the slave already owns
486  *
487  * \retval return how additional space can be granted to the slave
488  */
489 __u64 qmt_alloc_expand(struct lquota_entry *lqe, __u64 granted, __u64 spare)
490 {
491         struct qmt_pool_info    *pool = lqe2qpi(lqe);
492         __u64                    remaining, qunit;
493         int                      slv_cnt;
494
495         LASSERT(lqe->lqe_enforced && lqe->lqe_qunit != 0);
496
497         slv_cnt = lqe2qpi(lqe)->qpi_slv_nr[lqe->lqe_site->lqs_qtype];
498         qunit   = lqe->lqe_qunit;
499
500         if (lqe->lqe_softlimit != 0)
501                 remaining = lqe->lqe_softlimit;
502         else
503                 remaining = lqe->lqe_hardlimit;
504
505         if (lqe->lqe_granted >= remaining)
506                 RETURN(0);
507
508         remaining -= lqe->lqe_granted;
509
510         do {
511                 if (spare >= qunit)
512                         break;
513
514                 granted &= (qunit - 1);
515
516                 if (remaining > (slv_cnt * qunit) >> 1) {
517                         /* enough room to grant more space w/o additional
518                          * shrinking ... at least for now */
519                         remaining -= (slv_cnt * qunit) >> 1;
520                 } else if (qunit != pool->qpi_least_qunit) {
521                         qunit >>= 2;
522                         continue;
523                 }
524
525                 granted &= (qunit - 1);
526                 if (spare > 0)
527                         RETURN(min_t(__u64, qunit - spare, remaining));
528                 else
529                         RETURN(min_t(__u64, qunit - granted, remaining));
530         } while (qunit >= pool->qpi_least_qunit);
531
532         RETURN(0);
533 }
534
535 /*
536  * Adjust qunit size according to quota limits and total granted count.
537  * The caller must have locked the lqe.
538  *
539  * \param env - the environment passed by the caller
540  * \param lqe - is the qid entry to be adjusted
541  */
542 void qmt_adjust_qunit(const struct lu_env *env, struct lquota_entry *lqe)
543 {
544         struct qmt_pool_info    *pool = lqe2qpi(lqe);
545         int                      slv_cnt;
546         __u64                    qunit, limit;
547         ENTRY;
548
549         LASSERT(lqe_is_locked(lqe));
550
551         if (!lqe->lqe_enforced)
552                 /* no quota limits */
553                 RETURN_EXIT;
554
555         /* record how many slaves have already registered */
556         slv_cnt = pool->qpi_slv_nr[lqe->lqe_site->lqs_qtype];
557         if (slv_cnt == 0)
558                 /* wait for at least one slave to join */
559                 RETURN_EXIT;
560
561         /* Qunit calculation is based on soft limit, if any, hard limit
562          * otherwise. This means that qunit is shrunk to the minimum when
563          * beyond the soft limit. This will impact performance, but that's the
564          * price of an accurate grace time management. */
565         if (lqe->lqe_softlimit != 0) {
566                 limit = lqe->lqe_softlimit;
567         } else if (lqe->lqe_hardlimit != 0) {
568                 limit = lqe->lqe_hardlimit;
569         } else {
570                 LQUOTA_ERROR(lqe, "enforced bit set, but neither hard nor soft "
571                              "limit are set");
572                 RETURN_EXIT;
573         }
574
575         qunit = lqe->lqe_qunit == 0 ? pool->qpi_least_qunit : lqe->lqe_qunit;
576
577         /* The qunit value is computed as follows: limit / (2 * slv_cnt).
578          * Then 75% of the quota space can be granted with current qunit value.
579          * The remaining 25% are then used with reduced qunit size (by a factor
580          * of 4) which is then divided in a similar manner.
581          *
582          * |---------------------limit---------------------|
583          * |-------limit / 2-------|-limit / 4-|-limit / 4-|
584          * |qunit|qunit|qunit|qunit|           |           |
585          * |----slv_cnt * qunit----|           |           |
586          * |-grow limit-|          |           |           |
587          * |--------------shrink limit---------|           |
588          * |---space granted in qunit chunks---|-remaining-|
589          *                                    /             \
590          *                                   /               \
591          *                                  /                 \
592          *                                 /                   \
593          *                                /                     \
594          *     qunit >>= 2;            |qunit*slv_cnt|qunit*slv_cnt|
595          *                             |---space in qunit---|remain|
596          *                                  ...                               */
597         if (qunit == pool->qpi_least_qunit ||
598             limit >= lqe->lqe_granted + ((slv_cnt * qunit) >> 1)) {
599                 /* current qunit value still fits, let's see if we can afford to
600                  * increase qunit now ...
601                  * To increase qunit again, we have to be under 25% */
602                 while (limit >= lqe->lqe_granted + 6 * qunit * slv_cnt)
603                         qunit <<= 2;
604         } else {
605                 /* shrink qunit until we find a suitable value */
606                 while (qunit > pool->qpi_least_qunit &&
607                        limit < lqe->lqe_granted + ((slv_cnt * qunit) >> 1))
608                         qunit >>= 2;
609         }
610
611         if (lqe->lqe_qunit == qunit)
612                 /* keep current qunit */
613                 RETURN_EXIT;
614
615         LQUOTA_DEBUG(lqe, "%s qunit to "LPU64,
616                      lqe->lqe_qunit < qunit ? "increasing" : "decreasing",
617                      qunit);
618
619         /* store new qunit value */
620         swap(lqe->lqe_qunit, qunit);
621
622         /* reset revoke time */
623         lqe->lqe_revoke_time = 0;
624
625         if (lqe->lqe_qunit < qunit)
626                 /* let's notify slave of qunit shrinking */
627                 qmt_id_lock_notify(pool->qpi_qmt, lqe);
628         else if (lqe->lqe_qunit == pool->qpi_least_qunit)
629                 /* initial qunit value is the smallest one */
630                 lqe->lqe_revoke_time = cfs_time_current_64();
631         EXIT;
632 }
633
634 /*
635  * Adjust qunit & edquot flag in case it wasn't initialized already (e.g.
636  * limit set while no slaves were connected yet)
637  */
638 void qmt_revalidate(const struct lu_env *env, struct lquota_entry *lqe)
639 {
640         if (lqe->lqe_qunit == 0) {
641                 /* lqe was read from disk, but neither qunit, nor edquot flag
642                  * were initialized */
643                 qmt_adjust_qunit(env, lqe);
644                 if (lqe->lqe_qunit != 0)
645                         qmt_adjust_edquot(lqe, cfs_time_current_sec());
646         }
647 }