block/bdev.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  *  Copyright (C) 1991, 1992  Linus Torvalds
   4  *  Copyright (C) 2001  Andrea Arcangeli <andrea@suse.de> SuSE
   5  *  Copyright (C) 2016 - 2020 Christoph Hellwig
   6  */
   7
   8 #include <linux/init.h>
   9 #include <linux/mm.h>
  10 #include <linux/slab.h>
  11 #include <linux/kmod.h>
  12 #include <linux/major.h>
  13 #include <linux/device_cgroup.h>
  14 #include <linux/blkdev.h>
  15 #include <linux/blk-integrity.h>
  16 #include <linux/backing-dev.h>
  17 #include <linux/module.h>
  18 #include <linux/blkpg.h>
  19 #include <linux/magic.h>
  20 #include <linux/buffer_head.h>
  21 #include <linux/swap.h>
  22 #include <linux/writeback.h>
  23 #include <linux/mount.h>
  24 #include <linux/pseudo_fs.h>
  25 #include <linux/uio.h>
  26 #include <linux/namei.h>
  27 #include <linux/part_stat.h>
  28 #include <linux/uaccess.h>
  29 #include <linux/stat.h>
  30 #include "../fs/internal.h"
  31 #include "blk.h"
  32
  33 /* Should we allow writing to mounted block devices? */
  34 static bool bdev_allow_write_mounted = IS_ENABLED(CONFIG_BLK_DEV_WRITE_MOUNTED);
  35
  36 struct bdev_inode {
  37         struct block_device bdev;
  38         struct inode vfs_inode;
  39 };
  40
  41 static inline struct bdev_inode *BDEV_I(struct inode *inode)
  42 {
  43         return container_of(inode, struct bdev_inode, vfs_inode);
  44 }
  45
  46 struct block_device *I_BDEV(struct inode *inode)
  47 {
  48         return &BDEV_I(inode)->bdev;
  49 }
  50 EXPORT_SYMBOL(I_BDEV);
  51
  52 static void bdev_write_inode(struct block_device *bdev)
  53 {
  54         struct inode *inode = bdev->bd_inode;
  55         int ret;
  56
  57         spin_lock(&inode->i_lock);
  58         while (inode->i_state & I_DIRTY) {
  59                 spin_unlock(&inode->i_lock);
  60                 ret = write_inode_now(inode, true);
  61                 if (ret)
  62                         pr_warn_ratelimited(
  63         "VFS: Dirty inode writeback failed for block device %pg (err=%d).\n",
  64                                 bdev, ret);
  65                 spin_lock(&inode->i_lock);
  66         }
  67         spin_unlock(&inode->i_lock);
  68 }
  69
  70 /* Kill _all_ buffers and pagecache , dirty or not.. */
  71 static void kill_bdev(struct block_device *bdev)
  72 {
  73         struct address_space *mapping = bdev->bd_inode->i_mapping;
  74
  75         if (mapping_empty(mapping))
  76                 return;
  77
  78         invalidate_bh_lrus();
  79         truncate_inode_pages(mapping, 0);
  80 }
  81
  82 /* Invalidate clean unused buffers and pagecache. */
  83 void invalidate_bdev(struct block_device *bdev)
  84 {
  85         struct address_space *mapping = bdev->bd_inode->i_mapping;
  86
  87         if (mapping->nrpages) {
  88                 invalidate_bh_lrus();
  89                 lru_add_drain_all();    /* make sure all lru add caches are flushed */
  90                 invalidate_mapping_pages(mapping, 0, -1);
  91         }
  92 }
  93 EXPORT_SYMBOL(invalidate_bdev);
  94
  95 /*
  96  * Drop all buffers & page cache for given bdev range. This function bails
  97  * with error if bdev has other exclusive owner (such as filesystem).
  98  */
  99 int truncate_bdev_range(struct block_device *bdev, blk_mode_t mode,
 100                         loff_t lstart, loff_t lend)
 101 {
 102         /*
 103          * If we don't hold exclusive handle for the device, upgrade to it
 104          * while we discard the buffer cache to avoid discarding buffers
 105          * under live filesystem.
 106          */
 107         if (!(mode & BLK_OPEN_EXCL)) {
 108                 int err = bd_prepare_to_claim(bdev, truncate_bdev_range, NULL);
 109                 if (err)
 110                         goto invalidate;
 111         }
 112
 113         truncate_inode_pages_range(bdev->bd_inode->i_mapping, lstart, lend);
 114         if (!(mode & BLK_OPEN_EXCL))
 115                 bd_abort_claiming(bdev, truncate_bdev_range);
 116         return 0;
 117
 118 invalidate:
 119         /*
 120          * Someone else has handle exclusively open. Try invalidating instead.
 121          * The 'end' argument is inclusive so the rounding is safe.
 122          */
 123         return invalidate_inode_pages2_range(bdev->bd_inode->i_mapping,
 124                                              lstart >> PAGE_SHIFT,
 125                                              lend >> PAGE_SHIFT);
 126 }
 127
 128 static void set_init_blocksize(struct block_device *bdev)
 129 {
 130         unsigned int bsize = bdev_logical_block_size(bdev);
 131         loff_t size = i_size_read(bdev->bd_inode);
 132
 133         while (bsize < PAGE_SIZE) {
 134                 if (size & bsize)
 135                         break;
 136                 bsize <<= 1;
 137         }
 138         bdev->bd_inode->i_blkbits = blksize_bits(bsize);
 139 }
 140
 141 int set_blocksize(struct block_device *bdev, int size)
 142 {
 143         /* Size must be a power of two, and between 512 and PAGE_SIZE */
 144         if (size > PAGE_SIZE || size < 512 || !is_power_of_2(size))
 145                 return -EINVAL;
 146
 147         /* Size cannot be smaller than the size supported by the device */
 148         if (size < bdev_logical_block_size(bdev))
 149                 return -EINVAL;
 150
 151         /* Don't change the size if it is same as current */
 152         if (bdev->bd_inode->i_blkbits != blksize_bits(size)) {
 153                 sync_blockdev(bdev);
 154                 bdev->bd_inode->i_blkbits = blksize_bits(size);
 155                 kill_bdev(bdev);
 156         }
 157         return 0;
 158 }
 159
 160 EXPORT_SYMBOL(set_blocksize);
 161
 162 int sb_set_blocksize(struct super_block *sb, int size)
 163 {
 164         if (set_blocksize(sb->s_bdev, size))
 165                 return 0;
 166         /* If we get here, we know size is power of two
 167          * and it's value is between 512 and PAGE_SIZE */
 168         sb->s_blocksize = size;
 169         sb->s_blocksize_bits = blksize_bits(size);
 170         return sb->s_blocksize;
 171 }
 172
 173 EXPORT_SYMBOL(sb_set_blocksize);
 174
 175 int sb_min_blocksize(struct super_block *sb, int size)
 176 {
 177         int minsize = bdev_logical_block_size(sb->s_bdev);
 178         if (size < minsize)
 179                 size = minsize;
 180         return sb_set_blocksize(sb, size);
 181 }
 182
 183 EXPORT_SYMBOL(sb_min_blocksize);
 184
 185 int sync_blockdev_nowait(struct block_device *bdev)
 186 {
 187         if (!bdev)
 188                 return 0;
 189         return filemap_flush(bdev->bd_inode->i_mapping);
 190 }
 191 EXPORT_SYMBOL_GPL(sync_blockdev_nowait);
 192
 193 /*
 194  * Write out and wait upon all the dirty data associated with a block
 195  * device via its mapping.  Does not take the superblock lock.
 196  */
 197 int sync_blockdev(struct block_device *bdev)
 198 {
 199         if (!bdev)
 200                 return 0;
 201         return filemap_write_and_wait(bdev->bd_inode->i_mapping);
 202 }
 203 EXPORT_SYMBOL(sync_blockdev);
 204
 205 int sync_blockdev_range(struct block_device *bdev, loff_t lstart, loff_t lend)
 206 {
 207         return filemap_write_and_wait_range(bdev->bd_inode->i_mapping,
 208                         lstart, lend);
 209 }
 210 EXPORT_SYMBOL(sync_blockdev_range);
 211
 212 /**
 213  * bdev_freeze - lock a filesystem and force it into a consistent state
 214  * @bdev:       blockdevice to lock
 215  *
 216  * If a superblock is found on this device, we take the s_umount semaphore
 217  * on it to make sure nobody unmounts until the snapshot creation is done.
 218  * The reference counter (bd_fsfreeze_count) guarantees that only the last
 219  * unfreeze process can unfreeze the frozen filesystem actually when multiple
 220  * freeze requests arrive simultaneously. It counts up in bdev_freeze() and
 221  * count down in bdev_thaw(). When it becomes 0, thaw_bdev() will unfreeze
 222  * actually.
 223  *
 224  * Return: On success zero is returned, negative error code on failure.
 225  */
 226 int bdev_freeze(struct block_device *bdev)
 227 {
 228         int error = 0;
 229
 230         mutex_lock(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
 231
 232         if (atomic_inc_return(&bdev->bd_fsfreeze_count) > 1) {
 233                 mutex_unlock(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
 234                 return 0;
 235         }
 236
 237         mutex_lock(&bdev->bd_holder_lock);
 238         if (bdev->bd_holder_ops && bdev->bd_holder_ops->freeze) {
 239                 error = bdev->bd_holder_ops->freeze(bdev);
 240                 lockdep_assert_not_held(&bdev->bd_holder_lock);
 241         } else {
 242                 mutex_unlock(&bdev->bd_holder_lock);
 243                 error = sync_blockdev(bdev);
 244         }
 245
 246         if (error)
 247                 atomic_dec(&bdev->bd_fsfreeze_count);
 248
 249         mutex_unlock(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
 250         return error;
 251 }
 252 EXPORT_SYMBOL(bdev_freeze);
 253
 254 /**
 255  * bdev_thaw - unlock filesystem
 256  * @bdev:       blockdevice to unlock
 257  *
 258  * Unlocks the filesystem and marks it writeable again after bdev_freeze().
 259  *
 260  * Return: On success zero is returned, negative error code on failure.
 261  */
 262 int bdev_thaw(struct block_device *bdev)
 263 {
 264         int error = -EINVAL, nr_freeze;
 265
 266         mutex_lock(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
 267
 268         /*
 269          * If this returns < 0 it means that @bd_fsfreeze_count was
 270          * already 0 and no decrement was performed.
 271          */
 272         nr_freeze = atomic_dec_if_positive(&bdev->bd_fsfreeze_count);
 273         if (nr_freeze < 0)
 274                 goto out;
 275
 276         error = 0;
 277         if (nr_freeze > 0)
 278                 goto out;
 279
 280         mutex_lock(&bdev->bd_holder_lock);
 281         if (bdev->bd_holder_ops && bdev->bd_holder_ops->thaw) {
 282                 error = bdev->bd_holder_ops->thaw(bdev);
 283                 lockdep_assert_not_held(&bdev->bd_holder_lock);
 284         } else {
 285                 mutex_unlock(&bdev->bd_holder_lock);
 286         }
 287
 288         if (error)
 289                 atomic_inc(&bdev->bd_fsfreeze_count);
 290 out:
 291         mutex_unlock(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
 292         return error;
 293 }
 294 EXPORT_SYMBOL(bdev_thaw);
 295
 296 /*
 297  * pseudo-fs
 298  */
 299
 300 static  __cacheline_aligned_in_smp DEFINE_MUTEX(bdev_lock);
 301 static struct kmem_cache *bdev_cachep __ro_after_init;
 302
 303 static struct inode *bdev_alloc_inode(struct super_block *sb)
 304 {
 305         struct bdev_inode *ei = alloc_inode_sb(sb, bdev_cachep, GFP_KERNEL);
 306
 307         if (!ei)
 308                 return NULL;
 309         memset(&ei->bdev, 0, sizeof(ei->bdev));
 310         return &ei->vfs_inode;
 311 }
 312
 313 static void bdev_free_inode(struct inode *inode)
 314 {
 315         struct block_device *bdev = I_BDEV(inode);
 316
 317         free_percpu(bdev->bd_stats);
 318         kfree(bdev->bd_meta_info);
 319
 320         if (!bdev_is_partition(bdev)) {
 321                 if (bdev->bd_disk && bdev->bd_disk->bdi)
 322                         bdi_put(bdev->bd_disk->bdi);
 323                 kfree(bdev->bd_disk);
 324         }
 325
 326         if (MAJOR(bdev->bd_dev) == BLOCK_EXT_MAJOR)
 327                 blk_free_ext_minor(MINOR(bdev->bd_dev));
 328
 329         kmem_cache_free(bdev_cachep, BDEV_I(inode));
 330 }
 331
 332 static void init_once(void *data)
 333 {
 334         struct bdev_inode *ei = data;
 335
 336         inode_init_once(&ei->vfs_inode);
 337 }
 338
 339 static void bdev_evict_inode(struct inode *inode)
 340 {
 341         truncate_inode_pages_final(&inode->i_data);
 342         invalidate_inode_buffers(inode); /* is it needed here? */
 343         clear_inode(inode);
 344 }
 345
 346 static const struct super_operations bdev_sops = {
 347         .statfs = simple_statfs,
 348         .alloc_inode = bdev_alloc_inode,
 349         .free_inode = bdev_free_inode,
 350         .drop_inode = generic_delete_inode,
 351         .evict_inode = bdev_evict_inode,
 352 };
 353
 354 static int bd_init_fs_context(struct fs_context *fc)
 355 {
 356         struct pseudo_fs_context *ctx = init_pseudo(fc, BDEVFS_MAGIC);
 357         if (!ctx)
 358                 return -ENOMEM;
 359         fc->s_iflags |= SB_I_CGROUPWB;
 360         ctx->ops = &bdev_sops;
 361         return 0;
 362 }
 363
 364 static struct file_system_type bd_type = {
 365         .name           = "bdev",
 366         .init_fs_context = bd_init_fs_context,
 367         .kill_sb        = kill_anon_super,
 368 };
 369
 370 struct super_block *blockdev_superblock __ro_after_init;
 371 EXPORT_SYMBOL_GPL(blockdev_superblock);
 372
 373 void __init bdev_cache_init(void)
 374 {
 375         int err;
 376         static struct vfsmount *bd_mnt __ro_after_init;
 377
 378         bdev_cachep = kmem_cache_create("bdev_cache", sizeof(struct bdev_inode),
 379                         0, (SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_RECLAIM_ACCOUNT|
 380                                 SLAB_MEM_SPREAD|SLAB_ACCOUNT|SLAB_PANIC),
 381                         init_once);
 382         err = register_filesystem(&bd_type);
 383         if (err)
 384                 panic("Cannot register bdev pseudo-fs");
 385         bd_mnt = kern_mount(&bd_type);
 386         if (IS_ERR(bd_mnt))
 387                 panic("Cannot create bdev pseudo-fs");
 388         blockdev_superblock = bd_mnt->mnt_sb;   /* For writeback */
 389 }
 390
 391 struct block_device *bdev_alloc(struct gendisk *disk, u8 partno)
 392 {
 393         struct block_device *bdev;
 394         struct inode *inode;
 395
 396         inode = new_inode(blockdev_superblock);
 397         if (!inode)
 398                 return NULL;
 399         inode->i_mode = S_IFBLK;
 400         inode->i_rdev = 0;
 401         inode->i_data.a_ops = &def_blk_aops;
 402         mapping_set_gfp_mask(&inode->i_data, GFP_USER);
 403
 404         bdev = I_BDEV(inode);
 405         mutex_init(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
 406         spin_lock_init(&bdev->bd_size_lock);
 407         mutex_init(&bdev->bd_holder_lock);
 408         bdev->bd_partno = partno;
 409         bdev->bd_inode = inode;
 410         bdev->bd_queue = disk->queue;
 411         if (partno)
 412                 bdev->bd_has_submit_bio = disk->part0->bd_has_submit_bio;
 413         else
 414                 bdev->bd_has_submit_bio = false;
 415         bdev->bd_stats = alloc_percpu(struct disk_stats);
 416         if (!bdev->bd_stats) {
 417                 iput(inode);
 418                 return NULL;
 419         }
 420         bdev->bd_disk = disk;
 421         return bdev;
 422 }
 423
 424 void bdev_set_nr_sectors(struct block_device *bdev, sector_t sectors)
 425 {
 426         spin_lock(&bdev->bd_size_lock);
 427         i_size_write(bdev->bd_inode, (loff_t)sectors << SECTOR_SHIFT);
 428         bdev->bd_nr_sectors = sectors;
 429         spin_unlock(&bdev->bd_size_lock);
 430 }
 431
 432 void bdev_add(struct block_device *bdev, dev_t dev)
 433 {
 434         if (bdev_stable_writes(bdev))
 435                 mapping_set_stable_writes(bdev->bd_inode->i_mapping);
 436         bdev->bd_dev = dev;
 437         bdev->bd_inode->i_rdev = dev;
 438         bdev->bd_inode->i_ino = dev;
 439         insert_inode_hash(bdev->bd_inode);
 440 }
 441
 442 long nr_blockdev_pages(void)
 443 {
 444         struct inode *inode;
 445         long ret = 0;
 446
 447         spin_lock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
 448         list_for_each_entry(inode, &blockdev_superblock->s_inodes, i_sb_list)
 449                 ret += inode->i_mapping->nrpages;
 450         spin_unlock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
 451
 452         return ret;
 453 }
 454
 455 /**
 456  * bd_may_claim - test whether a block device can be claimed
 457  * @bdev: block device of interest
 458  * @holder: holder trying to claim @bdev
 459  * @hops: holder ops
 460  *
 461  * Test whether @bdev can be claimed by @holder.
 462  *
 463  * RETURNS:
 464  * %true if @bdev can be claimed, %false otherwise.
 465  */
 466 static bool bd_may_claim(struct block_device *bdev, void *holder,
 467                 const struct blk_holder_ops *hops)
 468 {
 469         struct block_device *whole = bdev_whole(bdev);
 470
 471         lockdep_assert_held(&bdev_lock);
 472
 473         if (bdev->bd_holder) {
 474                 /*
 475                  * The same holder can always re-claim.
 476                  */
 477                 if (bdev->bd_holder == holder) {
 478                         if (WARN_ON_ONCE(bdev->bd_holder_ops != hops))
 479                                 return false;
 480                         return true;
 481                 }
 482                 return false;
 483         }
 484
 485         /*
 486          * If the whole devices holder is set to bd_may_claim, a partition on
 487          * the device is claimed, but not the whole device.
 488          */
 489         if (whole != bdev &&
 490             whole->bd_holder && whole->bd_holder != bd_may_claim)
 491                 return false;
 492         return true;
 493 }
 494
 495 /**
 496  * bd_prepare_to_claim - claim a block device
 497  * @bdev: block device of interest
 498  * @holder: holder trying to claim @bdev
 499  * @hops: holder ops.
 500  *
 501  * Claim @bdev.  This function fails if @bdev is already claimed by another
 502  * holder and waits if another claiming is in progress. return, the caller
 503  * has ownership of bd_claiming and bd_holder[s].
 504  *
 505  * RETURNS:
 506  * 0 if @bdev can be claimed, -EBUSY otherwise.
 507  */
 508 int bd_prepare_to_claim(struct block_device *bdev, void *holder,
 509                 const struct blk_holder_ops *hops)
 510 {
 511         struct block_device *whole = bdev_whole(bdev);
 512
 513         if (WARN_ON_ONCE(!holder))
 514                 return -EINVAL;
 515 retry:
 516         mutex_lock(&bdev_lock);
 517         /* if someone else claimed, fail */
 518         if (!bd_may_claim(bdev, holder, hops)) {
 519                 mutex_unlock(&bdev_lock);
 520                 return -EBUSY;
 521         }
 522
 523         /* if claiming is already in progress, wait for it to finish */
 524         if (whole->bd_claiming) {
 525                 wait_queue_head_t *wq = bit_waitqueue(&whole->bd_claiming, 0);
 526                 DEFINE_WAIT(wait);
 527
 528                 prepare_to_wait(wq, &wait, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
 529                 mutex_unlock(&bdev_lock);
 530                 schedule();
 531                 finish_wait(wq, &wait);
 532                 goto retry;
 533         }
 534
 535         /* yay, all mine */
 536         whole->bd_claiming = holder;
 537         mutex_unlock(&bdev_lock);
 538         return 0;
 539 }
 540 EXPORT_SYMBOL_GPL(bd_prepare_to_claim); /* only for the loop driver */
 541
 542 static void bd_clear_claiming(struct block_device *whole, void *holder)
 543 {
 544         lockdep_assert_held(&bdev_lock);
 545         /* tell others that we're done */
 546         BUG_ON(whole->bd_claiming != holder);
 547         whole->bd_claiming = NULL;
 548         wake_up_bit(&whole->bd_claiming, 0);
 549 }
 550
 551 /**
 552  * bd_finish_claiming - finish claiming of a block device
 553  * @bdev: block device of interest
 554  * @holder: holder that has claimed @bdev
 555  * @hops: block device holder operations
 556  *
 557  * Finish exclusive open of a block device. Mark the device as exlusively
 558  * open by the holder and wake up all waiters for exclusive open to finish.
 559  */
 560 static void bd_finish_claiming(struct block_device *bdev, void *holder,
 561                 const struct blk_holder_ops *hops)
 562 {
 563         struct block_device *whole = bdev_whole(bdev);
 564
 565         mutex_lock(&bdev_lock);
 566         BUG_ON(!bd_may_claim(bdev, holder, hops));
 567         /*
 568          * Note that for a whole device bd_holders will be incremented twice,
 569          * and bd_holder will be set to bd_may_claim before being set to holder
 570          */
 571         whole->bd_holders++;
 572         whole->bd_holder = bd_may_claim;
 573         bdev->bd_holders++;
 574         mutex_lock(&bdev->bd_holder_lock);
 575         bdev->bd_holder = holder;
 576         bdev->bd_holder_ops = hops;
 577         mutex_unlock(&bdev->bd_holder_lock);
 578         bd_clear_claiming(whole, holder);
 579         mutex_unlock(&bdev_lock);
 580 }
 581
 582 /**
 583  * bd_abort_claiming - abort claiming of a block device
 584  * @bdev: block device of interest
 585  * @holder: holder that has claimed @bdev
 586  *
 587  * Abort claiming of a block device when the exclusive open failed. This can be
 588  * also used when exclusive open is not actually desired and we just needed
 589  * to block other exclusive openers for a while.
 590  */
 591 void bd_abort_claiming(struct block_device *bdev, void *holder)
 592 {
 593         mutex_lock(&bdev_lock);
 594         bd_clear_claiming(bdev_whole(bdev), holder);
 595         mutex_unlock(&bdev_lock);
 596 }
 597 EXPORT_SYMBOL(bd_abort_claiming);
 598
 599 static void bd_end_claim(struct block_device *bdev, void *holder)
 600 {
 601         struct block_device *whole = bdev_whole(bdev);
 602         bool unblock = false;
 603
 604         /*
 605          * Release a claim on the device.  The holder fields are protected with
 606          * bdev_lock.  open_mutex is used to synchronize disk_holder unlinking.
 607          */
 608         mutex_lock(&bdev_lock);
 609         WARN_ON_ONCE(bdev->bd_holder != holder);
 610         WARN_ON_ONCE(--bdev->bd_holders < 0);
 611         WARN_ON_ONCE(--whole->bd_holders < 0);
 612         if (!bdev->bd_holders) {
 613                 mutex_lock(&bdev->bd_holder_lock);
 614                 bdev->bd_holder = NULL;
 615                 bdev->bd_holder_ops = NULL;
 616                 mutex_unlock(&bdev->bd_holder_lock);
 617                 if (bdev->bd_write_holder)
 618                         unblock = true;
 619         }
 620         if (!whole->bd_holders)
 621                 whole->bd_holder = NULL;
 622         mutex_unlock(&bdev_lock);
 623
 624         /*
 625          * If this was the last claim, remove holder link and unblock evpoll if
 626          * it was a write holder.
 627          */
 628         if (unblock) {
 629                 disk_unblock_events(bdev->bd_disk);
 630                 bdev->bd_write_holder = false;
 631         }
 632 }
 633
 634 static void blkdev_flush_mapping(struct block_device *bdev)
 635 {
 636         WARN_ON_ONCE(bdev->bd_holders);
 637         sync_blockdev(bdev);
 638         kill_bdev(bdev);
 639         bdev_write_inode(bdev);
 640 }
 641
 642 static int blkdev_get_whole(struct block_device *bdev, blk_mode_t mode)
 643 {
 644         struct gendisk *disk = bdev->bd_disk;
 645         int ret;
 646
 647         if (disk->fops->open) {
 648                 ret = disk->fops->open(disk, mode);
 649                 if (ret) {
 650                         /* avoid ghost partitions on a removed medium */
 651                         if (ret == -ENOMEDIUM &&
 652                              test_bit(GD_NEED_PART_SCAN, &disk->state))
 653                                 bdev_disk_changed(disk, true);
 654                         return ret;
 655                 }
 656         }
 657
 658         if (!atomic_read(&bdev->bd_openers))
 659                 set_init_blocksize(bdev);
 660         if (test_bit(GD_NEED_PART_SCAN, &disk->state))
 661                 bdev_disk_changed(disk, false);
 662         atomic_inc(&bdev->bd_openers);
 663         return 0;
 664 }
 665
 666 static void blkdev_put_whole(struct block_device *bdev)
 667 {
 668         if (atomic_dec_and_test(&bdev->bd_openers))
 669                 blkdev_flush_mapping(bdev);
 670         if (bdev->bd_disk->fops->release)
 671                 bdev->bd_disk->fops->release(bdev->bd_disk);
 672 }
 673
 674 static int blkdev_get_part(struct block_device *part, blk_mode_t mode)
 675 {
 676         struct gendisk *disk = part->bd_disk;
 677         int ret;
 678
 679         ret = blkdev_get_whole(bdev_whole(part), mode);
 680         if (ret)
 681                 return ret;
 682
 683         ret = -ENXIO;
 684         if (!bdev_nr_sectors(part))
 685                 goto out_blkdev_put;
 686
 687         if (!atomic_read(&part->bd_openers)) {
 688                 disk->open_partitions++;
 689                 set_init_blocksize(part);
 690         }
 691         atomic_inc(&part->bd_openers);
 692         return 0;
 693
 694 out_blkdev_put:
 695         blkdev_put_whole(bdev_whole(part));
 696         return ret;
 697 }
 698
 699 static void blkdev_put_part(struct block_device *part)
 700 {
 701         struct block_device *whole = bdev_whole(part);
 702
 703         if (atomic_dec_and_test(&part->bd_openers)) {
 704                 blkdev_flush_mapping(part);
 705                 whole->bd_disk->open_partitions--;
 706         }
 707         blkdev_put_whole(whole);
 708 }
 709
 710 struct block_device *blkdev_get_no_open(dev_t dev)
 711 {
 712         struct block_device *bdev;
 713         struct inode *inode;
 714
 715         inode = ilookup(blockdev_superblock, dev);
 716         if (!inode && IS_ENABLED(CONFIG_BLOCK_LEGACY_AUTOLOAD)) {
 717                 blk_request_module(dev);
 718                 inode = ilookup(blockdev_superblock, dev);
 719                 if (inode)
 720                         pr_warn_ratelimited(
 721 "block device autoloading is deprecated and will be removed.\n");
 722         }
 723         if (!inode)
 724                 return NULL;
 725
 726         /* switch from the inode reference to a device mode one: */
 727         bdev = &BDEV_I(inode)->bdev;
 728         if (!kobject_get_unless_zero(&bdev->bd_device.kobj))
 729                 bdev = NULL;
 730         iput(inode);
 731         return bdev;
 732 }
 733
 734 void blkdev_put_no_open(struct block_device *bdev)
 735 {
 736         put_device(&bdev->bd_device);
 737 }
 738
 739 static bool bdev_writes_blocked(struct block_device *bdev)
 740 {
 741         return bdev->bd_writers == -1;
 742 }
 743
 744 static void bdev_block_writes(struct block_device *bdev)
 745 {
 746         bdev->bd_writers = -1;
 747 }
 748
 749 static void bdev_unblock_writes(struct block_device *bdev)
 750 {
 751         bdev->bd_writers = 0;
 752 }
 753
 754 static bool bdev_may_open(struct block_device *bdev, blk_mode_t mode)
 755 {
 756         if (bdev_allow_write_mounted)
 757                 return true;
 758         /* Writes blocked? */
 759         if (mode & BLK_OPEN_WRITE && bdev_writes_blocked(bdev))
 760                 return false;
 761         if (mode & BLK_OPEN_RESTRICT_WRITES && bdev->bd_writers > 0)
 762                 return false;
 763         return true;
 764 }
 765
 766 static void bdev_claim_write_access(struct block_device *bdev, blk_mode_t mode)
 767 {
 768         if (bdev_allow_write_mounted)
 769                 return;
 770
 771         /* Claim exclusive or shared write access. */
 772         if (mode & BLK_OPEN_RESTRICT_WRITES)
 773                 bdev_block_writes(bdev);
 774         else if (mode & BLK_OPEN_WRITE)
 775                 bdev->bd_writers++;
 776 }
 777
 778 static void bdev_yield_write_access(struct block_device *bdev, blk_mode_t mode)
 779 {
 780         if (bdev_allow_write_mounted)
 781                 return;
 782
 783         /* Yield exclusive or shared write access. */
 784         if (mode & BLK_OPEN_RESTRICT_WRITES)
 785                 bdev_unblock_writes(bdev);
 786         else if (mode & BLK_OPEN_WRITE)
 787                 bdev->bd_writers--;
 788 }
 789
 790 /**
 791  * bdev_open_by_dev - open a block device by device number
 792  * @dev: device number of block device to open
 793  * @mode: open mode (BLK_OPEN_*)
 794  * @holder: exclusive holder identifier
 795  * @hops: holder operations
 796  *
 797  * Open the block device described by device number @dev. If @holder is not
 798  * %NULL, the block device is opened with exclusive access.  Exclusive opens may
 799  * nest for the same @holder.
 800  *
 801  * Use this interface ONLY if you really do not have anything better - i.e. when
 802  * you are behind a truly sucky interface and all you are given is a device
 803  * number.  Everything else should use bdev_open_by_path().
 804  *
 805  * CONTEXT:
 806  * Might sleep.
 807  *
 808  * RETURNS:
 809  * Handle with a reference to the block_device on success, ERR_PTR(-errno) on
 810  * failure.
 811  */
 812 struct bdev_handle *bdev_open_by_dev(dev_t dev, blk_mode_t mode, void *holder,
 813                                      const struct blk_holder_ops *hops)
 814 {
 815         struct bdev_handle *handle = kmalloc(sizeof(struct bdev_handle),
 816                                              GFP_KERNEL);
 817         struct block_device *bdev;
 818         bool unblock_events = true;
 819         struct gendisk *disk;
 820         int ret;
 821
 822         if (!handle)
 823                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 824
 825         ret = devcgroup_check_permission(DEVCG_DEV_BLOCK,
 826                         MAJOR(dev), MINOR(dev),
 827                         ((mode & BLK_OPEN_READ) ? DEVCG_ACC_READ : 0) |
 828                         ((mode & BLK_OPEN_WRITE) ? DEVCG_ACC_WRITE : 0));
 829         if (ret)
 830                 goto free_handle;
 831
 832         /* Blocking writes requires exclusive opener */
 833         if (mode & BLK_OPEN_RESTRICT_WRITES && !holder) {
 834                 ret = -EINVAL;
 835                 goto free_handle;
 836         }
 837
 838         bdev = blkdev_get_no_open(dev);
 839         if (!bdev) {
 840                 ret = -ENXIO;
 841                 goto free_handle;
 842         }
 843         disk = bdev->bd_disk;
 844
 845         if (holder) {
 846                 mode |= BLK_OPEN_EXCL;
 847                 ret = bd_prepare_to_claim(bdev, holder, hops);
 848                 if (ret)
 849                         goto put_blkdev;
 850         } else {
 851                 if (WARN_ON_ONCE(mode & BLK_OPEN_EXCL)) {
 852                         ret = -EIO;
 853                         goto put_blkdev;
 854                 }
 855         }
 856
 857         disk_block_events(disk);
 858
 859         mutex_lock(&disk->open_mutex);
 860         ret = -ENXIO;
 861         if (!disk_live(disk))
 862                 goto abort_claiming;
 863         if (!try_module_get(disk->fops->owner))
 864                 goto abort_claiming;
 865         ret = -EBUSY;
 866         if (!bdev_may_open(bdev, mode))
 867                 goto abort_claiming;
 868         if (bdev_is_partition(bdev))
 869                 ret = blkdev_get_part(bdev, mode);
 870         else
 871                 ret = blkdev_get_whole(bdev, mode);
 872         if (ret)
 873                 goto put_module;
 874         bdev_claim_write_access(bdev, mode);
 875         if (holder) {
 876                 bd_finish_claiming(bdev, holder, hops);
 877
 878                 /*
 879                  * Block event polling for write claims if requested.  Any write
 880                  * holder makes the write_holder state stick until all are
 881                  * released.  This is good enough and tracking individual
 882                  * writeable reference is too fragile given the way @mode is
 883                  * used in blkdev_get/put().
 884                  */
 885                 if ((mode & BLK_OPEN_WRITE) && !bdev->bd_write_holder &&
 886                     (disk->event_flags & DISK_EVENT_FLAG_BLOCK_ON_EXCL_WRITE)) {
 887                         bdev->bd_write_holder = true;
 888                         unblock_events = false;
 889                 }
 890         }
 891         mutex_unlock(&disk->open_mutex);
 892
 893         if (unblock_events)
 894                 disk_unblock_events(disk);
 895         handle->bdev = bdev;
 896         handle->holder = holder;
 897         handle->mode = mode;
 898         return handle;
 899 put_module:
 900         module_put(disk->fops->owner);
 901 abort_claiming:
 902         if (holder)
 903                 bd_abort_claiming(bdev, holder);
 904         mutex_unlock(&disk->open_mutex);
 905         disk_unblock_events(disk);
 906 put_blkdev:
 907         blkdev_put_no_open(bdev);
 908 free_handle:
 909         kfree(handle);
 910         return ERR_PTR(ret);
 911 }
 912 EXPORT_SYMBOL(bdev_open_by_dev);
 913
 914 /**
 915  * bdev_open_by_path - open a block device by name
 916  * @path: path to the block device to open
 917  * @mode: open mode (BLK_OPEN_*)
 918  * @holder: exclusive holder identifier
 919  * @hops: holder operations
 920  *
 921  * Open the block device described by the device file at @path.  If @holder is
 922  * not %NULL, the block device is opened with exclusive access.  Exclusive opens
 923  * may nest for the same @holder.
 924  *
 925  * CONTEXT:
 926  * Might sleep.
 927  *
 928  * RETURNS:
 929  * Handle with a reference to the block_device on success, ERR_PTR(-errno) on
 930  * failure.
 931  */
 932 struct bdev_handle *bdev_open_by_path(const char *path, blk_mode_t mode,
 933                 void *holder, const struct blk_holder_ops *hops)
 934 {
 935         struct bdev_handle *handle;
 936         dev_t dev;
 937         int error;
 938
 939         error = lookup_bdev(path, &dev);
 940         if (error)
 941                 return ERR_PTR(error);
 942
 943         handle = bdev_open_by_dev(dev, mode, holder, hops);
 944         if (!IS_ERR(handle) && (mode & BLK_OPEN_WRITE) &&
 945             bdev_read_only(handle->bdev)) {
 946                 bdev_release(handle);
 947                 return ERR_PTR(-EACCES);
 948         }
 949
 950         return handle;
 951 }
 952 EXPORT_SYMBOL(bdev_open_by_path);
 953
 954 void bdev_release(struct bdev_handle *handle)
 955 {
 956         struct block_device *bdev = handle->bdev;
 957         struct gendisk *disk = bdev->bd_disk;
 958
 959         /*
 960          * Sync early if it looks like we're the last one.  If someone else
 961          * opens the block device between now and the decrement of bd_openers
 962          * then we did a sync that we didn't need to, but that's not the end
 963          * of the world and we want to avoid long (could be several minute)
 964          * syncs while holding the mutex.
 965          */
 966         if (atomic_read(&bdev->bd_openers) == 1)
 967                 sync_blockdev(bdev);
 968
 969         mutex_lock(&disk->open_mutex);
 970         bdev_yield_write_access(bdev, handle->mode);
 971
 972         if (handle->holder)
 973                 bd_end_claim(bdev, handle->holder);
 974
 975         /*
 976          * Trigger event checking and tell drivers to flush MEDIA_CHANGE
 977          * event.  This is to ensure detection of media removal commanded
 978          * from userland - e.g. eject(1).
 979          */
 980         disk_flush_events(disk, DISK_EVENT_MEDIA_CHANGE);
 981
 982         if (bdev_is_partition(bdev))
 983                 blkdev_put_part(bdev);
 984         else
 985                 blkdev_put_whole(bdev);
 986         mutex_unlock(&disk->open_mutex);
 987
 988         module_put(disk->fops->owner);
 989         blkdev_put_no_open(bdev);
 990         kfree(handle);
 991 }
 992 EXPORT_SYMBOL(bdev_release);
 993
 994 /**
 995  * lookup_bdev() - Look up a struct block_device by name.
 996  * @pathname: Name of the block device in the filesystem.
 997  * @dev: Pointer to the block device's dev_t, if found.
 998  *
 999  * Lookup the block device's dev_t at @pathname in the current
1000  * namespace if possible and return it in @dev.
1001  *
1002  * Context: May sleep.
1003  * Return: 0 if succeeded, negative errno otherwise.
1004  */
1005 int lookup_bdev(const char *pathname, dev_t *dev)
1006 {
1007         struct inode *inode;
1008         struct path path;
1009         int error;
1010
1011         if (!pathname || !*pathname)
1012                 return -EINVAL;
1013
1014         error = kern_path(pathname, LOOKUP_FOLLOW, &path);
1015         if (error)
1016                 return error;
1017
1018         inode = d_backing_inode(path.dentry);
1019         error = -ENOTBLK;
1020         if (!S_ISBLK(inode->i_mode))
1021                 goto out_path_put;
1022         error = -EACCES;
1023         if (!may_open_dev(&path))
1024                 goto out_path_put;
1025
1026         *dev = inode->i_rdev;
1027         error = 0;
1028 out_path_put:
1029         path_put(&path);
1030         return error;
1031 }
1032 EXPORT_SYMBOL(lookup_bdev);
1033
1034 /**
1035  * bdev_mark_dead - mark a block device as dead
1036  * @bdev: block device to operate on
1037  * @surprise: indicate a surprise removal
1038  *
1039  * Tell the file system that this devices or media is dead.  If @surprise is set
1040  * to %true the device or media is already gone, if not we are preparing for an
1041  * orderly removal.
1042  *
1043  * This calls into the file system, which then typicall syncs out all dirty data
1044  * and writes back inodes and then invalidates any cached data in the inodes on
1045  * the file system.  In addition we also invalidate the block device mapping.
1046  */
1047 void bdev_mark_dead(struct block_device *bdev, bool surprise)
1048 {
1049         mutex_lock(&bdev->bd_holder_lock);
1050         if (bdev->bd_holder_ops && bdev->bd_holder_ops->mark_dead)
1051                 bdev->bd_holder_ops->mark_dead(bdev, surprise);
1052         else {
1053                 mutex_unlock(&bdev->bd_holder_lock);
1054                 sync_blockdev(bdev);
1055         }
1056
1057         invalidate_bdev(bdev);
1058 }
1059 /*
1060  * New drivers should not use this directly.  There are some drivers however
1061  * that needs this for historical reasons. For example, the DASD driver has
1062  * historically had a shutdown to offline mode that doesn't actually remove the
1063  * gendisk that otherwise looks a lot like a safe device removal.
1064  */
1065 EXPORT_SYMBOL_GPL(bdev_mark_dead);
1066
1067 void sync_bdevs(bool wait)
1068 {
1069         struct inode *inode, *old_inode = NULL;
1070
1071         spin_lock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
1072         list_for_each_entry(inode, &blockdev_superblock->s_inodes, i_sb_list) {
1073                 struct address_space *mapping = inode->i_mapping;
1074                 struct block_device *bdev;
1075
1076                 spin_lock(&inode->i_lock);
1077                 if (inode->i_state & (I_FREEING|I_WILL_FREE|I_NEW) ||
1078                     mapping->nrpages == 0) {
1079                         spin_unlock(&inode->i_lock);
1080                         continue;
1081                 }
1082                 __iget(inode);
1083                 spin_unlock(&inode->i_lock);
1084                 spin_unlock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
1085                 /*
1086                  * We hold a reference to 'inode' so it couldn't have been
1087                  * removed from s_inodes list while we dropped the
1088                  * s_inode_list_lock  We cannot iput the inode now as we can
1089                  * be holding the last reference and we cannot iput it under
1090                  * s_inode_list_lock. So we keep the reference and iput it
1091                  * later.
1092                  */
1093                 iput(old_inode);
1094                 old_inode = inode;
1095                 bdev = I_BDEV(inode);
1096
1097                 mutex_lock(&bdev->bd_disk->open_mutex);
1098                 if (!atomic_read(&bdev->bd_openers)) {
1099                         ; /* skip */
1100                 } else if (wait) {
1101                         /*
1102                          * We keep the error status of individual mapping so
1103                          * that applications can catch the writeback error using
1104                          * fsync(2). See filemap_fdatawait_keep_errors() for
1105                          * details.
1106                          */
1107                         filemap_fdatawait_keep_errors(inode->i_mapping);
1108                 } else {
1109                         filemap_fdatawrite(inode->i_mapping);
1110                 }
1111                 mutex_unlock(&bdev->bd_disk->open_mutex);
1112
1113                 spin_lock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
1114         }
1115         spin_unlock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
1116         iput(old_inode);
1117 }
1118
1119 /*
1120  * Handle STATX_DIOALIGN for block devices.
1121  *
1122  * Note that the inode passed to this is the inode of a block device node file,
1123  * not the block device's internal inode.  Therefore it is *not* valid to use
1124  * I_BDEV() here; the block device has to be looked up by i_rdev instead.
1125  */
1126 void bdev_statx_dioalign(struct inode *inode, struct kstat *stat)
1127 {
1128         struct block_device *bdev;
1129
1130         bdev = blkdev_get_no_open(inode->i_rdev);
1131         if (!bdev)
1132                 return;
1133
1134         stat->dio_mem_align = bdev_dma_alignment(bdev) + 1;
1135         stat->dio_offset_align = bdev_logical_block_size(bdev);
1136         stat->result_mask |= STATX_DIOALIGN;
1137
1138         blkdev_put_no_open(bdev);
1139 }
1140
1141 static int __init setup_bdev_allow_write_mounted(char *str)
1142 {
1143         if (kstrtobool(str, &bdev_allow_write_mounted))
1144                 pr_warn("Invalid option string for bdev_allow_write_mounted:"
1145                         " '%s'\n", str);
1146         return 1;
1147 }
1148 __setup("bdev_allow_write_mounted=", setup_bdev_allow_write_mounted);