fs/block_dev.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/fcntl.h>
  11 #include <linux/slab.h>
  12 #include <linux/kmod.h>
  13 #include <linux/major.h>
  14 #include <linux/device_cgroup.h>
  15 #include <linux/highmem.h>
  16 #include <linux/blkdev.h>
  17 #include <linux/backing-dev.h>
  18 #include <linux/module.h>
  19 #include <linux/blkpg.h>
  20 #include <linux/magic.h>
  21 #include <linux/buffer_head.h>
  22 #include <linux/swap.h>
  23 #include <linux/pagevec.h>
  24 #include <linux/writeback.h>
  25 #include <linux/mpage.h>
  26 #include <linux/mount.h>
  27 #include <linux/pseudo_fs.h>
  28 #include <linux/uio.h>
  29 #include <linux/namei.h>
  30 #include <linux/log2.h>
  31 #include <linux/cleancache.h>
  32 #include <linux/task_io_accounting_ops.h>
  33 #include <linux/falloc.h>
  34 #include <linux/part_stat.h>
  35 #include <linux/uaccess.h>
  36 #include <linux/suspend.h>
  37 #include "internal.h"
  38
  39 struct bdev_inode {
  40         struct block_device bdev;
  41         struct inode vfs_inode;
  42 };
  43
  44 static const struct address_space_operations def_blk_aops;
  45
  46 static inline struct bdev_inode *BDEV_I(struct inode *inode)
  47 {
  48         return container_of(inode, struct bdev_inode, vfs_inode);
  49 }
  50
  51 struct block_device *I_BDEV(struct inode *inode)
  52 {
  53         return &BDEV_I(inode)->bdev;
  54 }
  55 EXPORT_SYMBOL(I_BDEV);
  56
  57 static void bdev_write_inode(struct block_device *bdev)
  58 {
  59         struct inode *inode = bdev->bd_inode;
  60         int ret;
  61
  62         spin_lock(&inode->i_lock);
  63         while (inode->i_state & I_DIRTY) {
  64                 spin_unlock(&inode->i_lock);
  65                 ret = write_inode_now(inode, true);
  66                 if (ret) {
  67                         char name[BDEVNAME_SIZE];
  68                         pr_warn_ratelimited("VFS: Dirty inode writeback failed "
  69                                             "for block device %s (err=%d).\n",
  70                                             bdevname(bdev, name), ret);
  71                 }
  72                 spin_lock(&inode->i_lock);
  73         }
  74         spin_unlock(&inode->i_lock);
  75 }
  76
  77 /* Kill _all_ buffers and pagecache , dirty or not.. */
  78 static void kill_bdev(struct block_device *bdev)
  79 {
  80         struct address_space *mapping = bdev->bd_inode->i_mapping;
  81
  82         if (mapping->nrpages == 0 && mapping->nrexceptional == 0)
  83                 return;
  84
  85         invalidate_bh_lrus();
  86         truncate_inode_pages(mapping, 0);
  87 }
  88
  89 /* Invalidate clean unused buffers and pagecache. */
  90 void invalidate_bdev(struct block_device *bdev)
  91 {
  92         struct address_space *mapping = bdev->bd_inode->i_mapping;
  93
  94         if (mapping->nrpages) {
  95                 invalidate_bh_lrus();
  96                 lru_add_drain_all();    /* make sure all lru add caches are flushed */
  97                 invalidate_mapping_pages(mapping, 0, -1);
  98         }
  99         /* 99% of the time, we don't need to flush the cleancache on the bdev.
 100          * But, for the strange corners, lets be cautious
 101          */
 102         cleancache_invalidate_inode(mapping);
 103 }
 104 EXPORT_SYMBOL(invalidate_bdev);
 105
 106 /*
 107  * Drop all buffers & page cache for given bdev range. This function bails
 108  * with error if bdev has other exclusive owner (such as filesystem).
 109  */
 110 int truncate_bdev_range(struct block_device *bdev, fmode_t mode,
 111                         loff_t lstart, loff_t lend)
 112 {
 113         /*
 114          * If we don't hold exclusive handle for the device, upgrade to it
 115          * while we discard the buffer cache to avoid discarding buffers
 116          * under live filesystem.
 117          */
 118         if (!(mode & FMODE_EXCL)) {
 119                 int err = bd_prepare_to_claim(bdev, truncate_bdev_range);
 120                 if (err)
 121                         goto invalidate;
 122         }
 123
 124         truncate_inode_pages_range(bdev->bd_inode->i_mapping, lstart, lend);
 125         if (!(mode & FMODE_EXCL))
 126                 bd_abort_claiming(bdev, truncate_bdev_range);
 127         return 0;
 128
 129 invalidate:
 130         /*
 131          * Someone else has handle exclusively open. Try invalidating instead.
 132          * The 'end' argument is inclusive so the rounding is safe.
 133          */
 134         return invalidate_inode_pages2_range(bdev->bd_inode->i_mapping,
 135                                              lstart >> PAGE_SHIFT,
 136                                              lend >> PAGE_SHIFT);
 137 }
 138
 139 static void set_init_blocksize(struct block_device *bdev)
 140 {
 141         unsigned int bsize = bdev_logical_block_size(bdev);
 142         loff_t size = i_size_read(bdev->bd_inode);
 143
 144         while (bsize < PAGE_SIZE) {
 145                 if (size & bsize)
 146                         break;
 147                 bsize <<= 1;
 148         }
 149         bdev->bd_inode->i_blkbits = blksize_bits(bsize);
 150 }
 151
 152 int set_blocksize(struct block_device *bdev, int size)
 153 {
 154         /* Size must be a power of two, and between 512 and PAGE_SIZE */
 155         if (size > PAGE_SIZE || size < 512 || !is_power_of_2(size))
 156                 return -EINVAL;
 157
 158         /* Size cannot be smaller than the size supported by the device */
 159         if (size < bdev_logical_block_size(bdev))
 160                 return -EINVAL;
 161
 162         /* Don't change the size if it is same as current */
 163         if (bdev->bd_inode->i_blkbits != blksize_bits(size)) {
 164                 sync_blockdev(bdev);
 165                 bdev->bd_inode->i_blkbits = blksize_bits(size);
 166                 kill_bdev(bdev);
 167         }
 168         return 0;
 169 }
 170
 171 EXPORT_SYMBOL(set_blocksize);
 172
 173 int sb_set_blocksize(struct super_block *sb, int size)
 174 {
 175         if (set_blocksize(sb->s_bdev, size))
 176                 return 0;
 177         /* If we get here, we know size is power of two
 178          * and it's value is between 512 and PAGE_SIZE */
 179         sb->s_blocksize = size;
 180         sb->s_blocksize_bits = blksize_bits(size);
 181         return sb->s_blocksize;
 182 }
 183
 184 EXPORT_SYMBOL(sb_set_blocksize);
 185
 186 int sb_min_blocksize(struct super_block *sb, int size)
 187 {
 188         int minsize = bdev_logical_block_size(sb->s_bdev);
 189         if (size < minsize)
 190                 size = minsize;
 191         return sb_set_blocksize(sb, size);
 192 }
 193
 194 EXPORT_SYMBOL(sb_min_blocksize);
 195
 196 static int
 197 blkdev_get_block(struct inode *inode, sector_t iblock,
 198                 struct buffer_head *bh, int create)
 199 {
 200         bh->b_bdev = I_BDEV(inode);
 201         bh->b_blocknr = iblock;
 202         set_buffer_mapped(bh);
 203         return 0;
 204 }
 205
 206 static struct inode *bdev_file_inode(struct file *file)
 207 {
 208         return file->f_mapping->host;
 209 }
 210
 211 static unsigned int dio_bio_write_op(struct kiocb *iocb)
 212 {
 213         unsigned int op = REQ_OP_WRITE | REQ_SYNC | REQ_IDLE;
 214
 215         /* avoid the need for a I/O completion work item */
 216         if (iocb->ki_flags & IOCB_DSYNC)
 217                 op |= REQ_FUA;
 218         return op;
 219 }
 220
 221 #define DIO_INLINE_BIO_VECS 4
 222
 223 static void blkdev_bio_end_io_simple(struct bio *bio)
 224 {
 225         struct task_struct *waiter = bio->bi_private;
 226
 227         WRITE_ONCE(bio->bi_private, NULL);
 228         blk_wake_io_task(waiter);
 229 }
 230
 231 static ssize_t
 232 __blkdev_direct_IO_simple(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter,
 233                 unsigned int nr_pages)
 234 {
 235         struct file *file = iocb->ki_filp;
 236         struct block_device *bdev = I_BDEV(bdev_file_inode(file));
 237         struct bio_vec inline_vecs[DIO_INLINE_BIO_VECS], *vecs;
 238         loff_t pos = iocb->ki_pos;
 239         bool should_dirty = false;
 240         struct bio bio;
 241         ssize_t ret;
 242         blk_qc_t qc;
 243
 244         if ((pos | iov_iter_alignment(iter)) &
 245             (bdev_logical_block_size(bdev) - 1))
 246                 return -EINVAL;
 247
 248         if (nr_pages <= DIO_INLINE_BIO_VECS)
 249                 vecs = inline_vecs;
 250         else {
 251                 vecs = kmalloc_array(nr_pages, sizeof(struct bio_vec),
 252                                      GFP_KERNEL);
 253                 if (!vecs)
 254                         return -ENOMEM;
 255         }
 256
 257         bio_init(&bio, vecs, nr_pages);
 258         bio_set_dev(&bio, bdev);
 259         bio.bi_iter.bi_sector = pos >> 9;
 260         bio.bi_write_hint = iocb->ki_hint;
 261         bio.bi_private = current;
 262         bio.bi_end_io = blkdev_bio_end_io_simple;
 263         bio.bi_ioprio = iocb->ki_ioprio;
 264
 265         ret = bio_iov_iter_get_pages(&bio, iter);
 266         if (unlikely(ret))
 267                 goto out;
 268         ret = bio.bi_iter.bi_size;
 269
 270         if (iov_iter_rw(iter) == READ) {
 271                 bio.bi_opf = REQ_OP_READ;
 272                 if (iter_is_iovec(iter))
 273                         should_dirty = true;
 274         } else {
 275                 bio.bi_opf = dio_bio_write_op(iocb);
 276                 task_io_account_write(ret);
 277         }
 278         if (iocb->ki_flags & IOCB_HIPRI)
 279                 bio_set_polled(&bio, iocb);
 280
 281         qc = submit_bio(&bio);
 282         for (;;) {
 283                 set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
 284                 if (!READ_ONCE(bio.bi_private))
 285                         break;
 286                 if (!(iocb->ki_flags & IOCB_HIPRI) ||
 287                     !blk_poll(bdev_get_queue(bdev), qc, true))
 288                         blk_io_schedule();
 289         }
 290         __set_current_state(TASK_RUNNING);
 291
 292         bio_release_pages(&bio, should_dirty);
 293         if (unlikely(bio.bi_status))
 294                 ret = blk_status_to_errno(bio.bi_status);
 295
 296 out:
 297         if (vecs != inline_vecs)
 298                 kfree(vecs);
 299
 300         bio_uninit(&bio);
 301
 302         return ret;
 303 }
 304
 305 struct blkdev_dio {
 306         union {
 307                 struct kiocb            *iocb;
 308                 struct task_struct      *waiter;
 309         };
 310         size_t                  size;
 311         atomic_t                ref;
 312         bool                    multi_bio : 1;
 313         bool                    should_dirty : 1;
 314         bool                    is_sync : 1;
 315         struct bio              bio;
 316 };
 317
 318 static struct bio_set blkdev_dio_pool;
 319
 320 static int blkdev_iopoll(struct kiocb *kiocb, bool wait)
 321 {
 322         struct block_device *bdev = I_BDEV(kiocb->ki_filp->f_mapping->host);
 323         struct request_queue *q = bdev_get_queue(bdev);
 324
 325         return blk_poll(q, READ_ONCE(kiocb->ki_cookie), wait);
 326 }
 327
 328 static void blkdev_bio_end_io(struct bio *bio)
 329 {
 330         struct blkdev_dio *dio = bio->bi_private;
 331         bool should_dirty = dio->should_dirty;
 332
 333         if (bio->bi_status && !dio->bio.bi_status)
 334                 dio->bio.bi_status = bio->bi_status;
 335
 336         if (!dio->multi_bio || atomic_dec_and_test(&dio->ref)) {
 337                 if (!dio->is_sync) {
 338                         struct kiocb *iocb = dio->iocb;
 339                         ssize_t ret;
 340
 341                         if (likely(!dio->bio.bi_status)) {
 342                                 ret = dio->size;
 343                                 iocb->ki_pos += ret;
 344                         } else {
 345                                 ret = blk_status_to_errno(dio->bio.bi_status);
 346                         }
 347
 348                         dio->iocb->ki_complete(iocb, ret, 0);
 349                         if (dio->multi_bio)
 350                                 bio_put(&dio->bio);
 351                 } else {
 352                         struct task_struct *waiter = dio->waiter;
 353
 354                         WRITE_ONCE(dio->waiter, NULL);
 355                         blk_wake_io_task(waiter);
 356                 }
 357         }
 358
 359         if (should_dirty) {
 360                 bio_check_pages_dirty(bio);
 361         } else {
 362                 bio_release_pages(bio, false);
 363                 bio_put(bio);
 364         }
 365 }
 366
 367 static ssize_t __blkdev_direct_IO(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter,
 368                 unsigned int nr_pages)
 369 {
 370         struct file *file = iocb->ki_filp;
 371         struct inode *inode = bdev_file_inode(file);
 372         struct block_device *bdev = I_BDEV(inode);
 373         struct blk_plug plug;
 374         struct blkdev_dio *dio;
 375         struct bio *bio;
 376         bool is_poll = (iocb->ki_flags & IOCB_HIPRI) != 0;
 377         bool is_read = (iov_iter_rw(iter) == READ), is_sync;
 378         loff_t pos = iocb->ki_pos;
 379         blk_qc_t qc = BLK_QC_T_NONE;
 380         int ret = 0;
 381
 382         if ((pos | iov_iter_alignment(iter)) &
 383             (bdev_logical_block_size(bdev) - 1))
 384                 return -EINVAL;
 385
 386         bio = bio_alloc_bioset(GFP_KERNEL, nr_pages, &blkdev_dio_pool);
 387
 388         dio = container_of(bio, struct blkdev_dio, bio);
 389         dio->is_sync = is_sync = is_sync_kiocb(iocb);
 390         if (dio->is_sync) {
 391                 dio->waiter = current;
 392                 bio_get(bio);
 393         } else {
 394                 dio->iocb = iocb;
 395         }
 396
 397         dio->size = 0;
 398         dio->multi_bio = false;
 399         dio->should_dirty = is_read && iter_is_iovec(iter);
 400
 401         /*
 402          * Don't plug for HIPRI/polled IO, as those should go straight
 403          * to issue
 404          */
 405         if (!is_poll)
 406                 blk_start_plug(&plug);
 407
 408         for (;;) {
 409                 bio_set_dev(bio, bdev);
 410                 bio->bi_iter.bi_sector = pos >> 9;
 411                 bio->bi_write_hint = iocb->ki_hint;
 412                 bio->bi_private = dio;
 413                 bio->bi_end_io = blkdev_bio_end_io;
 414                 bio->bi_ioprio = iocb->ki_ioprio;
 415
 416                 ret = bio_iov_iter_get_pages(bio, iter);
 417                 if (unlikely(ret)) {
 418                         bio->bi_status = BLK_STS_IOERR;
 419                         bio_endio(bio);
 420                         break;
 421                 }
 422
 423                 if (is_read) {
 424                         bio->bi_opf = REQ_OP_READ;
 425                         if (dio->should_dirty)
 426                                 bio_set_pages_dirty(bio);
 427                 } else {
 428                         bio->bi_opf = dio_bio_write_op(iocb);
 429                         task_io_account_write(bio->bi_iter.bi_size);
 430                 }
 431
 432                 dio->size += bio->bi_iter.bi_size;
 433                 pos += bio->bi_iter.bi_size;
 434
 435                 nr_pages = bio_iov_vecs_to_alloc(iter, BIO_MAX_VECS);
 436                 if (!nr_pages) {
 437                         bool polled = false;
 438
 439                         if (iocb->ki_flags & IOCB_HIPRI) {
 440                                 bio_set_polled(bio, iocb);
 441                                 polled = true;
 442                         }
 443
 444                         qc = submit_bio(bio);
 445
 446                         if (polled)
 447                                 WRITE_ONCE(iocb->ki_cookie, qc);
 448                         break;
 449                 }
 450
 451                 if (!dio->multi_bio) {
 452                         /*
 453                          * AIO needs an extra reference to ensure the dio
 454                          * structure which is embedded into the first bio
 455                          * stays around.
 456                          */
 457                         if (!is_sync)
 458                                 bio_get(bio);
 459                         dio->multi_bio = true;
 460                         atomic_set(&dio->ref, 2);
 461                 } else {
 462                         atomic_inc(&dio->ref);
 463                 }
 464
 465                 submit_bio(bio);
 466                 bio = bio_alloc(GFP_KERNEL, nr_pages);
 467         }
 468
 469         if (!is_poll)
 470                 blk_finish_plug(&plug);
 471
 472         if (!is_sync)
 473                 return -EIOCBQUEUED;
 474
 475         for (;;) {
 476                 set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
 477                 if (!READ_ONCE(dio->waiter))
 478                         break;
 479
 480                 if (!(iocb->ki_flags & IOCB_HIPRI) ||
 481                     !blk_poll(bdev_get_queue(bdev), qc, true))
 482                         blk_io_schedule();
 483         }
 484         __set_current_state(TASK_RUNNING);
 485
 486         if (!ret)
 487                 ret = blk_status_to_errno(dio->bio.bi_status);
 488         if (likely(!ret))
 489                 ret = dio->size;
 490
 491         bio_put(&dio->bio);
 492         return ret;
 493 }
 494
 495 static ssize_t
 496 blkdev_direct_IO(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter)
 497 {
 498         unsigned int nr_pages;
 499
 500         if (!iov_iter_count(iter))
 501                 return 0;
 502
 503         nr_pages = bio_iov_vecs_to_alloc(iter, BIO_MAX_VECS + 1);
 504         if (is_sync_kiocb(iocb) && nr_pages <= BIO_MAX_VECS)
 505                 return __blkdev_direct_IO_simple(iocb, iter, nr_pages);
 506
 507         return __blkdev_direct_IO(iocb, iter, bio_max_segs(nr_pages));
 508 }
 509
 510 static __init int blkdev_init(void)
 511 {
 512         return bioset_init(&blkdev_dio_pool, 4, offsetof(struct blkdev_dio, bio), BIOSET_NEED_BVECS);
 513 }
 514 module_init(blkdev_init);
 515
 516 int __sync_blockdev(struct block_device *bdev, int wait)
 517 {
 518         if (!bdev)
 519                 return 0;
 520         if (!wait)
 521                 return filemap_flush(bdev->bd_inode->i_mapping);
 522         return filemap_write_and_wait(bdev->bd_inode->i_mapping);
 523 }
 524
 525 /*
 526  * Write out and wait upon all the dirty data associated with a block
 527  * device via its mapping.  Does not take the superblock lock.
 528  */
 529 int sync_blockdev(struct block_device *bdev)
 530 {
 531         return __sync_blockdev(bdev, 1);
 532 }
 533 EXPORT_SYMBOL(sync_blockdev);
 534
 535 /*
 536  * Write out and wait upon all dirty data associated with this
 537  * device.   Filesystem data as well as the underlying block
 538  * device.  Takes the superblock lock.
 539  */
 540 int fsync_bdev(struct block_device *bdev)
 541 {
 542         struct super_block *sb = get_super(bdev);
 543         if (sb) {
 544                 int res = sync_filesystem(sb);
 545                 drop_super(sb);
 546                 return res;
 547         }
 548         return sync_blockdev(bdev);
 549 }
 550 EXPORT_SYMBOL(fsync_bdev);
 551
 552 /**
 553  * freeze_bdev  --  lock a filesystem and force it into a consistent state
 554  * @bdev:       blockdevice to lock
 555  *
 556  * If a superblock is found on this device, we take the s_umount semaphore
 557  * on it to make sure nobody unmounts until the snapshot creation is done.
 558  * The reference counter (bd_fsfreeze_count) guarantees that only the last
 559  * unfreeze process can unfreeze the frozen filesystem actually when multiple
 560  * freeze requests arrive simultaneously. It counts up in freeze_bdev() and
 561  * count down in thaw_bdev(). When it becomes 0, thaw_bdev() will unfreeze
 562  * actually.
 563  */
 564 int freeze_bdev(struct block_device *bdev)
 565 {
 566         struct super_block *sb;
 567         int error = 0;
 568
 569         mutex_lock(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
 570         if (++bdev->bd_fsfreeze_count > 1)
 571                 goto done;
 572
 573         sb = get_active_super(bdev);
 574         if (!sb)
 575                 goto sync;
 576         if (sb->s_op->freeze_super)
 577                 error = sb->s_op->freeze_super(sb);
 578         else
 579                 error = freeze_super(sb);
 580         deactivate_super(sb);
 581
 582         if (error) {
 583                 bdev->bd_fsfreeze_count--;
 584                 goto done;
 585         }
 586         bdev->bd_fsfreeze_sb = sb;
 587
 588 sync:
 589         sync_blockdev(bdev);
 590 done:
 591         mutex_unlock(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
 592         return error;
 593 }
 594 EXPORT_SYMBOL(freeze_bdev);
 595
 596 /**
 597  * thaw_bdev  -- unlock filesystem
 598  * @bdev:       blockdevice to unlock
 599  *
 600  * Unlocks the filesystem and marks it writeable again after freeze_bdev().
 601  */
 602 int thaw_bdev(struct block_device *bdev)
 603 {
 604         struct super_block *sb;
 605         int error = -EINVAL;
 606
 607         mutex_lock(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
 608         if (!bdev->bd_fsfreeze_count)
 609                 goto out;
 610
 611         error = 0;
 612         if (--bdev->bd_fsfreeze_count > 0)
 613                 goto out;
 614
 615         sb = bdev->bd_fsfreeze_sb;
 616         if (!sb)
 617                 goto out;
 618
 619         if (sb->s_op->thaw_super)
 620                 error = sb->s_op->thaw_super(sb);
 621         else
 622                 error = thaw_super(sb);
 623         if (error)
 624                 bdev->bd_fsfreeze_count++;
 625         else
 626                 bdev->bd_fsfreeze_sb = NULL;
 627 out:
 628         mutex_unlock(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
 629         return error;
 630 }
 631 EXPORT_SYMBOL(thaw_bdev);
 632
 633 static int blkdev_writepage(struct page *page, struct writeback_control *wbc)
 634 {
 635         return block_write_full_page(page, blkdev_get_block, wbc);
 636 }
 637
 638 static int blkdev_readpage(struct file * file, struct page * page)
 639 {
 640         return block_read_full_page(page, blkdev_get_block);
 641 }
 642
 643 static void blkdev_readahead(struct readahead_control *rac)
 644 {
 645         mpage_readahead(rac, blkdev_get_block);
 646 }
 647
 648 static int blkdev_write_begin(struct file *file, struct address_space *mapping,
 649                         loff_t pos, unsigned len, unsigned flags,
 650                         struct page **pagep, void **fsdata)
 651 {
 652         return block_write_begin(mapping, pos, len, flags, pagep,
 653                                  blkdev_get_block);
 654 }
 655
 656 static int blkdev_write_end(struct file *file, struct address_space *mapping,
 657                         loff_t pos, unsigned len, unsigned copied,
 658                         struct page *page, void *fsdata)
 659 {
 660         int ret;
 661         ret = block_write_end(file, mapping, pos, len, copied, page, fsdata);
 662
 663         unlock_page(page);
 664         put_page(page);
 665
 666         return ret;
 667 }
 668
 669 /*
 670  * private llseek:
 671  * for a block special file file_inode(file)->i_size is zero
 672  * so we compute the size by hand (just as in block_read/write above)
 673  */
 674 static loff_t block_llseek(struct file *file, loff_t offset, int whence)
 675 {
 676         struct inode *bd_inode = bdev_file_inode(file);
 677         loff_t retval;
 678
 679         inode_lock(bd_inode);
 680         retval = fixed_size_llseek(file, offset, whence, i_size_read(bd_inode));
 681         inode_unlock(bd_inode);
 682         return retval;
 683 }
 684
 685 int blkdev_fsync(struct file *filp, loff_t start, loff_t end, int datasync)
 686 {
 687         struct inode *bd_inode = bdev_file_inode(filp);
 688         struct block_device *bdev = I_BDEV(bd_inode);
 689         int error;
 690
 691         error = file_write_and_wait_range(filp, start, end);
 692         if (error)
 693                 return error;
 694
 695         /*
 696          * There is no need to serialise calls to blkdev_issue_flush with
 697          * i_mutex and doing so causes performance issues with concurrent
 698          * O_SYNC writers to a block device.
 699          */
 700         error = blkdev_issue_flush(bdev);
 701         if (error == -EOPNOTSUPP)
 702                 error = 0;
 703
 704         return error;
 705 }
 706 EXPORT_SYMBOL(blkdev_fsync);
 707
 708 /**
 709  * bdev_read_page() - Start reading a page from a block device
 710  * @bdev: The device to read the page from
 711  * @sector: The offset on the device to read the page to (need not be aligned)
 712  * @page: The page to read
 713  *
 714  * On entry, the page should be locked.  It will be unlocked when the page
 715  * has been read.  If the block driver implements rw_page synchronously,
 716  * that will be true on exit from this function, but it need not be.
 717  *
 718  * Errors returned by this function are usually "soft", eg out of memory, or
 719  * queue full; callers should try a different route to read this page rather
 720  * than propagate an error back up the stack.
 721  *
 722  * Return: negative errno if an error occurs, 0 if submission was successful.
 723  */
 724 int bdev_read_page(struct block_device *bdev, sector_t sector,
 725                         struct page *page)
 726 {
 727         const struct block_device_operations *ops = bdev->bd_disk->fops;
 728         int result = -EOPNOTSUPP;
 729
 730         if (!ops->rw_page || bdev_get_integrity(bdev))
 731                 return result;
 732
 733         result = blk_queue_enter(bdev->bd_disk->queue, 0);
 734         if (result)
 735                 return result;
 736         result = ops->rw_page(bdev, sector + get_start_sect(bdev), page,
 737                               REQ_OP_READ);
 738         blk_queue_exit(bdev->bd_disk->queue);
 739         return result;
 740 }
 741
 742 /**
 743  * bdev_write_page() - Start writing a page to a block device
 744  * @bdev: The device to write the page to
 745  * @sector: The offset on the device to write the page to (need not be aligned)
 746  * @page: The page to write
 747  * @wbc: The writeback_control for the write
 748  *
 749  * On entry, the page should be locked and not currently under writeback.
 750  * On exit, if the write started successfully, the page will be unlocked and
 751  * under writeback.  If the write failed already (eg the driver failed to
 752  * queue the page to the device), the page will still be locked.  If the
 753  * caller is a ->writepage implementation, it will need to unlock the page.
 754  *
 755  * Errors returned by this function are usually "soft", eg out of memory, or
 756  * queue full; callers should try a different route to write this page rather
 757  * than propagate an error back up the stack.
 758  *
 759  * Return: negative errno if an error occurs, 0 if submission was successful.
 760  */
 761 int bdev_write_page(struct block_device *bdev, sector_t sector,
 762                         struct page *page, struct writeback_control *wbc)
 763 {
 764         int result;
 765         const struct block_device_operations *ops = bdev->bd_disk->fops;
 766
 767         if (!ops->rw_page || bdev_get_integrity(bdev))
 768                 return -EOPNOTSUPP;
 769         result = blk_queue_enter(bdev->bd_disk->queue, 0);
 770         if (result)
 771                 return result;
 772
 773         set_page_writeback(page);
 774         result = ops->rw_page(bdev, sector + get_start_sect(bdev), page,
 775                               REQ_OP_WRITE);
 776         if (result) {
 777                 end_page_writeback(page);
 778         } else {
 779                 clean_page_buffers(page);
 780                 unlock_page(page);
 781         }
 782         blk_queue_exit(bdev->bd_disk->queue);
 783         return result;
 784 }
 785
 786 /*
 787  * pseudo-fs
 788  */
 789
 790 static  __cacheline_aligned_in_smp DEFINE_SPINLOCK(bdev_lock);
 791 static struct kmem_cache * bdev_cachep __read_mostly;
 792
 793 static struct inode *bdev_alloc_inode(struct super_block *sb)
 794 {
 795         struct bdev_inode *ei = kmem_cache_alloc(bdev_cachep, GFP_KERNEL);
 796
 797         if (!ei)
 798                 return NULL;
 799         memset(&ei->bdev, 0, sizeof(ei->bdev));
 800         ei->bdev.bd_bdi = &noop_backing_dev_info;
 801         return &ei->vfs_inode;
 802 }
 803
 804 static void bdev_free_inode(struct inode *inode)
 805 {
 806         struct block_device *bdev = I_BDEV(inode);
 807
 808         free_percpu(bdev->bd_stats);
 809         kfree(bdev->bd_meta_info);
 810
 811         kmem_cache_free(bdev_cachep, BDEV_I(inode));
 812 }
 813
 814 static void init_once(void *data)
 815 {
 816         struct bdev_inode *ei = data;
 817
 818         inode_init_once(&ei->vfs_inode);
 819 }
 820
 821 static void bdev_evict_inode(struct inode *inode)
 822 {
 823         struct block_device *bdev = &BDEV_I(inode)->bdev;
 824         truncate_inode_pages_final(&inode->i_data);
 825         invalidate_inode_buffers(inode); /* is it needed here? */
 826         clear_inode(inode);
 827         /* Detach inode from wb early as bdi_put() may free bdi->wb */
 828         inode_detach_wb(inode);
 829         if (bdev->bd_bdi != &noop_backing_dev_info) {
 830                 bdi_put(bdev->bd_bdi);
 831                 bdev->bd_bdi = &noop_backing_dev_info;
 832         }
 833 }
 834
 835 static const struct super_operations bdev_sops = {
 836         .statfs = simple_statfs,
 837         .alloc_inode = bdev_alloc_inode,
 838         .free_inode = bdev_free_inode,
 839         .drop_inode = generic_delete_inode,
 840         .evict_inode = bdev_evict_inode,
 841 };
 842
 843 static int bd_init_fs_context(struct fs_context *fc)
 844 {
 845         struct pseudo_fs_context *ctx = init_pseudo(fc, BDEVFS_MAGIC);
 846         if (!ctx)
 847                 return -ENOMEM;
 848         fc->s_iflags |= SB_I_CGROUPWB;
 849         ctx->ops = &bdev_sops;
 850         return 0;
 851 }
 852
 853 static struct file_system_type bd_type = {
 854         .name           = "bdev",
 855         .init_fs_context = bd_init_fs_context,
 856         .kill_sb        = kill_anon_super,
 857 };
 858
 859 struct super_block *blockdev_superblock __read_mostly;
 860 EXPORT_SYMBOL_GPL(blockdev_superblock);
 861
 862 void __init bdev_cache_init(void)
 863 {
 864         int err;
 865         static struct vfsmount *bd_mnt;
 866
 867         bdev_cachep = kmem_cache_create("bdev_cache", sizeof(struct bdev_inode),
 868                         0, (SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_RECLAIM_ACCOUNT|
 869                                 SLAB_MEM_SPREAD|SLAB_ACCOUNT|SLAB_PANIC),
 870                         init_once);
 871         err = register_filesystem(&bd_type);
 872         if (err)
 873                 panic("Cannot register bdev pseudo-fs");
 874         bd_mnt = kern_mount(&bd_type);
 875         if (IS_ERR(bd_mnt))
 876                 panic("Cannot create bdev pseudo-fs");
 877         blockdev_superblock = bd_mnt->mnt_sb;   /* For writeback */
 878 }
 879
 880 struct block_device *bdev_alloc(struct gendisk *disk, u8 partno)
 881 {
 882         struct block_device *bdev;
 883         struct inode *inode;
 884
 885         inode = new_inode(blockdev_superblock);
 886         if (!inode)
 887                 return NULL;
 888         inode->i_mode = S_IFBLK;
 889         inode->i_rdev = 0;
 890         inode->i_data.a_ops = &def_blk_aops;
 891         mapping_set_gfp_mask(&inode->i_data, GFP_USER);
 892
 893         bdev = I_BDEV(inode);
 894         mutex_init(&bdev->bd_mutex);
 895         mutex_init(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
 896         spin_lock_init(&bdev->bd_size_lock);
 897         bdev->bd_disk = disk;
 898         bdev->bd_partno = partno;
 899         bdev->bd_inode = inode;
 900 #ifdef CONFIG_SYSFS
 901         INIT_LIST_HEAD(&bdev->bd_holder_disks);
 902 #endif
 903         bdev->bd_stats = alloc_percpu(struct disk_stats);
 904         if (!bdev->bd_stats) {
 905                 iput(inode);
 906                 return NULL;
 907         }
 908         return bdev;
 909 }
 910
 911 void bdev_add(struct block_device *bdev, dev_t dev)
 912 {
 913         bdev->bd_dev = dev;
 914         bdev->bd_inode->i_rdev = dev;
 915         bdev->bd_inode->i_ino = dev;
 916         insert_inode_hash(bdev->bd_inode);
 917 }
 918
 919 static struct block_device *bdget(dev_t dev)
 920 {
 921         struct inode *inode;
 922
 923         inode = ilookup(blockdev_superblock, dev);
 924         if (!inode)
 925                 return NULL;
 926         return &BDEV_I(inode)->bdev;
 927 }
 928
 929 /**
 930  * bdgrab -- Grab a reference to an already referenced block device
 931  * @bdev:       Block device to grab a reference to.
 932  *
 933  * Returns the block_device with an additional reference when successful,
 934  * or NULL if the inode is already beeing freed.
 935  */
 936 struct block_device *bdgrab(struct block_device *bdev)
 937 {
 938         if (!igrab(bdev->bd_inode))
 939                 return NULL;
 940         return bdev;
 941 }
 942 EXPORT_SYMBOL(bdgrab);
 943
 944 long nr_blockdev_pages(void)
 945 {
 946         struct inode *inode;
 947         long ret = 0;
 948
 949         spin_lock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
 950         list_for_each_entry(inode, &blockdev_superblock->s_inodes, i_sb_list)
 951                 ret += inode->i_mapping->nrpages;
 952         spin_unlock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
 953
 954         return ret;
 955 }
 956
 957 void bdput(struct block_device *bdev)
 958 {
 959         iput(bdev->bd_inode);
 960 }
 961 EXPORT_SYMBOL(bdput);
 962
 963 /**
 964  * bd_may_claim - test whether a block device can be claimed
 965  * @bdev: block device of interest
 966  * @whole: whole block device containing @bdev, may equal @bdev
 967  * @holder: holder trying to claim @bdev
 968  *
 969  * Test whether @bdev can be claimed by @holder.
 970  *
 971  * CONTEXT:
 972  * spin_lock(&bdev_lock).
 973  *
 974  * RETURNS:
 975  * %true if @bdev can be claimed, %false otherwise.
 976  */
 977 static bool bd_may_claim(struct block_device *bdev, struct block_device *whole,
 978                          void *holder)
 979 {
 980         if (bdev->bd_holder == holder)
 981                 return true;     /* already a holder */
 982         else if (bdev->bd_holder != NULL)
 983                 return false;    /* held by someone else */
 984         else if (whole == bdev)
 985                 return true;     /* is a whole device which isn't held */
 986
 987         else if (whole->bd_holder == bd_may_claim)
 988                 return true;     /* is a partition of a device that is being partitioned */
 989         else if (whole->bd_holder != NULL)
 990                 return false;    /* is a partition of a held device */
 991         else
 992                 return true;     /* is a partition of an un-held device */
 993 }
 994
 995 /**
 996  * bd_prepare_to_claim - claim a block device
 997  * @bdev: block device of interest
 998  * @holder: holder trying to claim @bdev
 999  *
1000  * Claim @bdev.  This function fails if @bdev is already claimed by another
1001  * holder and waits if another claiming is in progress. return, the caller
1002  * has ownership of bd_claiming and bd_holder[s].
1003  *
1004  * RETURNS:
1005  * 0 if @bdev can be claimed, -EBUSY otherwise.
1006  */
1007 int bd_prepare_to_claim(struct block_device *bdev, void *holder)
1008 {
1009         struct block_device *whole = bdev_whole(bdev);
1010
1011         if (WARN_ON_ONCE(!holder))
1012                 return -EINVAL;
1013 retry:
1014         spin_lock(&bdev_lock);
1015         /* if someone else claimed, fail */
1016         if (!bd_may_claim(bdev, whole, holder)) {
1017                 spin_unlock(&bdev_lock);
1018                 return -EBUSY;
1019         }
1020
1021         /* if claiming is already in progress, wait for it to finish */
1022         if (whole->bd_claiming) {
1023                 wait_queue_head_t *wq = bit_waitqueue(&whole->bd_claiming, 0);
1024                 DEFINE_WAIT(wait);
1025
1026                 prepare_to_wait(wq, &wait, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
1027                 spin_unlock(&bdev_lock);
1028                 schedule();
1029                 finish_wait(wq, &wait);
1030                 goto retry;
1031         }
1032
1033         /* yay, all mine */
1034         whole->bd_claiming = holder;
1035         spin_unlock(&bdev_lock);
1036         return 0;
1037 }
1038 EXPORT_SYMBOL_GPL(bd_prepare_to_claim); /* only for the loop driver */
1039
1040 static void bd_clear_claiming(struct block_device *whole, void *holder)
1041 {
1042         lockdep_assert_held(&bdev_lock);
1043         /* tell others that we're done */
1044         BUG_ON(whole->bd_claiming != holder);
1045         whole->bd_claiming = NULL;
1046         wake_up_bit(&whole->bd_claiming, 0);
1047 }
1048
1049 /**
1050  * bd_finish_claiming - finish claiming of a block device
1051  * @bdev: block device of interest
1052  * @holder: holder that has claimed @bdev
1053  *
1054  * Finish exclusive open of a block device. Mark the device as exlusively
1055  * open by the holder and wake up all waiters for exclusive open to finish.
1056  */
1057 static void bd_finish_claiming(struct block_device *bdev, void *holder)
1058 {
1059         struct block_device *whole = bdev_whole(bdev);
1060
1061         spin_lock(&bdev_lock);
1062         BUG_ON(!bd_may_claim(bdev, whole, holder));
1063         /*
1064          * Note that for a whole device bd_holders will be incremented twice,
1065          * and bd_holder will be set to bd_may_claim before being set to holder
1066          */
1067         whole->bd_holders++;
1068         whole->bd_holder = bd_may_claim;
1069         bdev->bd_holders++;
1070         bdev->bd_holder = holder;
1071         bd_clear_claiming(whole, holder);
1072         spin_unlock(&bdev_lock);
1073 }
1074
1075 /**
1076  * bd_abort_claiming - abort claiming of a block device
1077  * @bdev: block device of interest
1078  * @holder: holder that has claimed @bdev
1079  *
1080  * Abort claiming of a block device when the exclusive open failed. This can be
1081  * also used when exclusive open is not actually desired and we just needed
1082  * to block other exclusive openers for a while.
1083  */
1084 void bd_abort_claiming(struct block_device *bdev, void *holder)
1085 {
1086         spin_lock(&bdev_lock);
1087         bd_clear_claiming(bdev_whole(bdev), holder);
1088         spin_unlock(&bdev_lock);
1089 }
1090 EXPORT_SYMBOL(bd_abort_claiming);
1091
1092 #ifdef CONFIG_SYSFS
1093 struct bd_holder_disk {
1094         struct list_head        list;
1095         struct gendisk          *disk;
1096         int                     refcnt;
1097 };
1098
1099 static struct bd_holder_disk *bd_find_holder_disk(struct block_device *bdev,
1100                                                   struct gendisk *disk)
1101 {
1102         struct bd_holder_disk *holder;
1103
1104         list_for_each_entry(holder, &bdev->bd_holder_disks, list)
1105                 if (holder->disk == disk)
1106                         return holder;
1107         return NULL;
1108 }
1109
1110 static int add_symlink(struct kobject *from, struct kobject *to)
1111 {
1112         return sysfs_create_link(from, to, kobject_name(to));
1113 }
1114
1115 static void del_symlink(struct kobject *from, struct kobject *to)
1116 {
1117         sysfs_remove_link(from, kobject_name(to));
1118 }
1119
1120 /**
1121  * bd_link_disk_holder - create symlinks between holding disk and slave bdev
1122  * @bdev: the claimed slave bdev
1123  * @disk: the holding disk
1124  *
1125  * DON'T USE THIS UNLESS YOU'RE ALREADY USING IT.
1126  *
1127  * This functions creates the following sysfs symlinks.
1128  *
1129  * - from "slaves" directory of the holder @disk to the claimed @bdev
1130  * - from "holders" directory of the @bdev to the holder @disk
1131  *
1132  * For example, if /dev/dm-0 maps to /dev/sda and disk for dm-0 is
1133  * passed to bd_link_disk_holder(), then:
1134  *
1135  *   /sys/block/dm-0/slaves/sda --> /sys/block/sda
1136  *   /sys/block/sda/holders/dm-0 --> /sys/block/dm-0
1137  *
1138  * The caller must have claimed @bdev before calling this function and
1139  * ensure that both @bdev and @disk are valid during the creation and
1140  * lifetime of these symlinks.
1141  *
1142  * CONTEXT:
1143  * Might sleep.
1144  *
1145  * RETURNS:
1146  * 0 on success, -errno on failure.
1147  */
1148 int bd_link_disk_holder(struct block_device *bdev, struct gendisk *disk)
1149 {
1150         struct bd_holder_disk *holder;
1151         int ret = 0;
1152
1153         mutex_lock(&bdev->bd_mutex);
1154
1155         WARN_ON_ONCE(!bdev->bd_holder);
1156
1157         /* FIXME: remove the following once add_disk() handles errors */
1158         if (WARN_ON(!disk->slave_dir || !bdev->bd_holder_dir))
1159                 goto out_unlock;
1160
1161         holder = bd_find_holder_disk(bdev, disk);
1162         if (holder) {
1163                 holder->refcnt++;
1164                 goto out_unlock;
1165         }
1166
1167         holder = kzalloc(sizeof(*holder), GFP_KERNEL);
1168         if (!holder) {
1169                 ret = -ENOMEM;
1170                 goto out_unlock;
1171         }
1172
1173         INIT_LIST_HEAD(&holder->list);
1174         holder->disk = disk;
1175         holder->refcnt = 1;
1176
1177         ret = add_symlink(disk->slave_dir, bdev_kobj(bdev));
1178         if (ret)
1179                 goto out_free;
1180
1181         ret = add_symlink(bdev->bd_holder_dir, &disk_to_dev(disk)->kobj);
1182         if (ret)
1183                 goto out_del;
1184         /*
1185          * bdev could be deleted beneath us which would implicitly destroy
1186          * the holder directory.  Hold on to it.
1187          */
1188         kobject_get(bdev->bd_holder_dir);
1189
1190         list_add(&holder->list, &bdev->bd_holder_disks);
1191         goto out_unlock;
1192
1193 out_del:
1194         del_symlink(disk->slave_dir, bdev_kobj(bdev));
1195 out_free:
1196         kfree(holder);
1197 out_unlock:
1198         mutex_unlock(&bdev->bd_mutex);
1199         return ret;
1200 }
1201 EXPORT_SYMBOL_GPL(bd_link_disk_holder);
1202
1203 /**
1204  * bd_unlink_disk_holder - destroy symlinks created by bd_link_disk_holder()
1205  * @bdev: the calimed slave bdev
1206  * @disk: the holding disk
1207  *
1208  * DON'T USE THIS UNLESS YOU'RE ALREADY USING IT.
1209  *
1210  * CONTEXT:
1211  * Might sleep.
1212  */
1213 void bd_unlink_disk_holder(struct block_device *bdev, struct gendisk *disk)
1214 {
1215         struct bd_holder_disk *holder;
1216
1217         mutex_lock(&bdev->bd_mutex);
1218
1219         holder = bd_find_holder_disk(bdev, disk);
1220
1221         if (!WARN_ON_ONCE(holder == NULL) && !--holder->refcnt) {
1222                 del_symlink(disk->slave_dir, bdev_kobj(bdev));
1223                 del_symlink(bdev->bd_holder_dir, &disk_to_dev(disk)->kobj);
1224                 kobject_put(bdev->bd_holder_dir);
1225                 list_del_init(&holder->list);
1226                 kfree(holder);
1227         }
1228
1229         mutex_unlock(&bdev->bd_mutex);
1230 }
1231 EXPORT_SYMBOL_GPL(bd_unlink_disk_holder);
1232 #endif
1233
1234 static void __blkdev_put(struct block_device *bdev, fmode_t mode, int for_part);
1235
1236 int bdev_disk_changed(struct block_device *bdev, bool invalidate)
1237 {
1238         struct gendisk *disk = bdev->bd_disk;
1239         int ret;
1240
1241         lockdep_assert_held(&bdev->bd_mutex);
1242
1243         clear_bit(GD_NEED_PART_SCAN, &bdev->bd_disk->state);
1244
1245 rescan:
1246         ret = blk_drop_partitions(bdev);
1247         if (ret)
1248                 return ret;
1249
1250         /*
1251          * Historically we only set the capacity to zero for devices that
1252          * support partitions (independ of actually having partitions created).
1253          * Doing that is rather inconsistent, but changing it broke legacy
1254          * udisks polling for legacy ide-cdrom devices.  Use the crude check
1255          * below to get the sane behavior for most device while not breaking
1256          * userspace for this particular setup.
1257          */
1258         if (invalidate) {
1259                 if (disk_part_scan_enabled(disk) ||
1260                     !(disk->flags & GENHD_FL_REMOVABLE))
1261                         set_capacity(disk, 0);
1262         } else {
1263                 if (disk->fops->revalidate_disk)
1264                         disk->fops->revalidate_disk(disk);
1265         }
1266
1267         if (get_capacity(disk)) {
1268                 ret = blk_add_partitions(disk, bdev);
1269                 if (ret == -EAGAIN)
1270                         goto rescan;
1271         } else if (invalidate) {
1272                 /*
1273                  * Tell userspace that the media / partition table may have
1274                  * changed.
1275                  */
1276                 kobject_uevent(&disk_to_dev(disk)->kobj, KOBJ_CHANGE);
1277         }
1278
1279         return ret;
1280 }
1281 /*
1282  * Only exported for loop and dasd for historic reasons.  Don't use in new
1283  * code!
1284  */
1285 EXPORT_SYMBOL_GPL(bdev_disk_changed);
1286
1287 /*
1288  * bd_mutex locking:
1289  *
1290  *  mutex_lock(part->bd_mutex)
1291  *    mutex_lock_nested(whole->bd_mutex, 1)
1292  */
1293 static int __blkdev_get(struct block_device *bdev, fmode_t mode)
1294 {
1295         struct gendisk *disk = bdev->bd_disk;
1296         int ret = 0;
1297
1298         if (!bdev->bd_openers) {
1299                 if (!bdev_is_partition(bdev)) {
1300                         ret = 0;
1301                         if (disk->fops->open)
1302                                 ret = disk->fops->open(bdev, mode);
1303
1304                         if (!ret)
1305                                 set_init_blocksize(bdev);
1306
1307                         /*
1308                          * If the device is invalidated, rescan partition
1309                          * if open succeeded or failed with -ENOMEDIUM.
1310                          * The latter is necessary to prevent ghost
1311                          * partitions on a removed medium.
1312                          */
1313                         if (test_bit(GD_NEED_PART_SCAN, &disk->state) &&
1314                             (!ret || ret == -ENOMEDIUM))
1315                                 bdev_disk_changed(bdev, ret == -ENOMEDIUM);
1316
1317                         if (ret)
1318                                 return ret;
1319                 } else {
1320                         struct block_device *whole = bdgrab(disk->part0);
1321
1322                         mutex_lock_nested(&whole->bd_mutex, 1);
1323                         ret = __blkdev_get(whole, mode);
1324                         if (ret) {
1325                                 mutex_unlock(&whole->bd_mutex);
1326                                 bdput(whole);
1327                                 return ret;
1328                         }
1329                         whole->bd_part_count++;
1330                         mutex_unlock(&whole->bd_mutex);
1331
1332                         if (!(disk->flags & GENHD_FL_UP) ||
1333                             !bdev_nr_sectors(bdev)) {
1334                                 __blkdev_put(whole, mode, 1);
1335                                 bdput(whole);
1336                                 return -ENXIO;
1337                         }
1338                         set_init_blocksize(bdev);
1339                 }
1340
1341                 if (bdev->bd_bdi == &noop_backing_dev_info)
1342                         bdev->bd_bdi = bdi_get(disk->queue->backing_dev_info);
1343         } else {
1344                 if (!bdev_is_partition(bdev)) {
1345                         if (bdev->bd_disk->fops->open)
1346                                 ret = bdev->bd_disk->fops->open(bdev, mode);
1347                         /* the same as first opener case, read comment there */
1348                         if (test_bit(GD_NEED_PART_SCAN, &disk->state) &&
1349                             (!ret || ret == -ENOMEDIUM))
1350                                 bdev_disk_changed(bdev, ret == -ENOMEDIUM);
1351                         if (ret)
1352                                 return ret;
1353                 }
1354         }
1355         bdev->bd_openers++;
1356         return 0;
1357 }
1358
1359 struct block_device *blkdev_get_no_open(dev_t dev)
1360 {
1361         struct block_device *bdev;
1362         struct gendisk *disk;
1363
1364         down_read(&bdev_lookup_sem);
1365         bdev = bdget(dev);
1366         if (!bdev) {
1367                 up_read(&bdev_lookup_sem);
1368                 blk_request_module(dev);
1369                 down_read(&bdev_lookup_sem);
1370
1371                 bdev = bdget(dev);
1372                 if (!bdev)
1373                         goto unlock;
1374         }
1375
1376         disk = bdev->bd_disk;
1377         if (!kobject_get_unless_zero(&disk_to_dev(disk)->kobj))
1378                 goto bdput;
1379         if ((disk->flags & (GENHD_FL_UP | GENHD_FL_HIDDEN)) != GENHD_FL_UP)
1380                 goto put_disk;
1381         if (!try_module_get(bdev->bd_disk->fops->owner))
1382                 goto put_disk;
1383         up_read(&bdev_lookup_sem);
1384         return bdev;
1385 put_disk:
1386         put_disk(disk);
1387 bdput:
1388         bdput(bdev);
1389 unlock:
1390         up_read(&bdev_lookup_sem);
1391         return NULL;
1392 }
1393
1394 void blkdev_put_no_open(struct block_device *bdev)
1395 {
1396         module_put(bdev->bd_disk->fops->owner);
1397         put_disk(bdev->bd_disk);
1398         bdput(bdev);
1399 }
1400
1401 /**
1402  * blkdev_get_by_dev - open a block device by device number
1403  * @dev: device number of block device to open
1404  * @mode: FMODE_* mask
1405  * @holder: exclusive holder identifier
1406  *
1407  * Open the block device described by device number @dev. If @mode includes
1408  * %FMODE_EXCL, the block device is opened with exclusive access.  Specifying
1409  * %FMODE_EXCL with a %NULL @holder is invalid.  Exclusive opens may nest for
1410  * the same @holder.
1411  *
1412  * Use this interface ONLY if you really do not have anything better - i.e. when
1413  * you are behind a truly sucky interface and all you are given is a device
1414  * number.  Everything else should use blkdev_get_by_path().
1415  *
1416  * CONTEXT:
1417  * Might sleep.
1418  *
1419  * RETURNS:
1420  * Reference to the block_device on success, ERR_PTR(-errno) on failure.
1421  */
1422 struct block_device *blkdev_get_by_dev(dev_t dev, fmode_t mode, void *holder)
1423 {
1424         bool unblock_events = true;
1425         struct block_device *bdev;
1426         struct gendisk *disk;
1427         int ret;
1428
1429         ret = devcgroup_check_permission(DEVCG_DEV_BLOCK,
1430                         MAJOR(dev), MINOR(dev),
1431                         ((mode & FMODE_READ) ? DEVCG_ACC_READ : 0) |
1432                         ((mode & FMODE_WRITE) ? DEVCG_ACC_WRITE : 0));
1433         if (ret)
1434                 return ERR_PTR(ret);
1435
1436         /*
1437          * If we lost a race with 'disk' being deleted, try again.  See md.c.
1438          */
1439 retry:
1440         bdev = blkdev_get_no_open(dev);
1441         if (!bdev)
1442                 return ERR_PTR(-ENXIO);
1443         disk = bdev->bd_disk;
1444
1445         if (mode & FMODE_EXCL) {
1446                 ret = bd_prepare_to_claim(bdev, holder);
1447                 if (ret)
1448                         goto put_blkdev;
1449         }
1450
1451         disk_block_events(disk);
1452
1453         mutex_lock(&bdev->bd_mutex);
1454         ret =__blkdev_get(bdev, mode);
1455         if (ret)
1456                 goto abort_claiming;
1457         if (mode & FMODE_EXCL) {
1458                 bd_finish_claiming(bdev, holder);
1459
1460                 /*
1461                  * Block event polling for write claims if requested.  Any write
1462                  * holder makes the write_holder state stick until all are
1463                  * released.  This is good enough and tracking individual
1464                  * writeable reference is too fragile given the way @mode is
1465                  * used in blkdev_get/put().
1466                  */
1467                 if ((mode & FMODE_WRITE) && !bdev->bd_write_holder &&
1468                     (disk->flags & GENHD_FL_BLOCK_EVENTS_ON_EXCL_WRITE)) {
1469                         bdev->bd_write_holder = true;
1470                         unblock_events = false;
1471                 }
1472         }
1473         mutex_unlock(&bdev->bd_mutex);
1474
1475         if (unblock_events)
1476                 disk_unblock_events(disk);
1477         return bdev;
1478
1479 abort_claiming:
1480         if (mode & FMODE_EXCL)
1481                 bd_abort_claiming(bdev, holder);
1482         mutex_unlock(&bdev->bd_mutex);
1483         disk_unblock_events(disk);
1484 put_blkdev:
1485         blkdev_put_no_open(bdev);
1486         if (ret == -ERESTARTSYS)
1487                 goto retry;
1488         return ERR_PTR(ret);
1489 }
1490 EXPORT_SYMBOL(blkdev_get_by_dev);
1491
1492 /**
1493  * blkdev_get_by_path - open a block device by name
1494  * @path: path to the block device to open
1495  * @mode: FMODE_* mask
1496  * @holder: exclusive holder identifier
1497  *
1498  * Open the block device described by the device file at @path.  If @mode
1499  * includes %FMODE_EXCL, the block device is opened with exclusive access.
1500  * Specifying %FMODE_EXCL with a %NULL @holder is invalid.  Exclusive opens may
1501  * nest for the same @holder.
1502  *
1503  * CONTEXT:
1504  * Might sleep.
1505  *
1506  * RETURNS:
1507  * Reference to the block_device on success, ERR_PTR(-errno) on failure.
1508  */
1509 struct block_device *blkdev_get_by_path(const char *path, fmode_t mode,
1510                                         void *holder)
1511 {
1512         struct block_device *bdev;
1513         dev_t dev;
1514         int error;
1515
1516         error = lookup_bdev(path, &dev);
1517         if (error)
1518                 return ERR_PTR(error);
1519
1520         bdev = blkdev_get_by_dev(dev, mode, holder);
1521         if (!IS_ERR(bdev) && (mode & FMODE_WRITE) && bdev_read_only(bdev)) {
1522                 blkdev_put(bdev, mode);
1523                 return ERR_PTR(-EACCES);
1524         }
1525
1526         return bdev;
1527 }
1528 EXPORT_SYMBOL(blkdev_get_by_path);
1529
1530 static int blkdev_open(struct inode * inode, struct file * filp)
1531 {
1532         struct block_device *bdev;
1533
1534         /*
1535          * Preserve backwards compatibility and allow large file access
1536          * even if userspace doesn't ask for it explicitly. Some mkfs
1537          * binary needs it. We might want to drop this workaround
1538          * during an unstable branch.
1539          */
1540         filp->f_flags |= O_LARGEFILE;
1541
1542         filp->f_mode |= FMODE_NOWAIT | FMODE_BUF_RASYNC;
1543
1544         if (filp->f_flags & O_NDELAY)
1545                 filp->f_mode |= FMODE_NDELAY;
1546         if (filp->f_flags & O_EXCL)
1547                 filp->f_mode |= FMODE_EXCL;
1548         if ((filp->f_flags & O_ACCMODE) == 3)
1549                 filp->f_mode |= FMODE_WRITE_IOCTL;
1550
1551         bdev = blkdev_get_by_dev(inode->i_rdev, filp->f_mode, filp);
1552         if (IS_ERR(bdev))
1553                 return PTR_ERR(bdev);
1554         filp->f_mapping = bdev->bd_inode->i_mapping;
1555         filp->f_wb_err = filemap_sample_wb_err(filp->f_mapping);
1556         return 0;
1557 }
1558
1559 static void __blkdev_put(struct block_device *bdev, fmode_t mode, int for_part)
1560 {
1561         struct gendisk *disk = bdev->bd_disk;
1562         struct block_device *victim = NULL;
1563
1564         /*
1565          * Sync early if it looks like we're the last one.  If someone else
1566          * opens the block device between now and the decrement of bd_openers
1567          * then we did a sync that we didn't need to, but that's not the end
1568          * of the world and we want to avoid long (could be several minute)
1569          * syncs while holding the mutex.
1570          */
1571         if (bdev->bd_openers == 1)
1572                 sync_blockdev(bdev);
1573
1574         mutex_lock_nested(&bdev->bd_mutex, for_part);
1575         if (for_part)
1576                 bdev->bd_part_count--;
1577
1578         if (!--bdev->bd_openers) {
1579                 WARN_ON_ONCE(bdev->bd_holders);
1580                 sync_blockdev(bdev);
1581                 kill_bdev(bdev);
1582                 bdev_write_inode(bdev);
1583                 if (bdev_is_partition(bdev))
1584                         victim = bdev_whole(bdev);
1585         }
1586
1587         if (!bdev_is_partition(bdev) && disk->fops->release)
1588                 disk->fops->release(disk, mode);
1589         mutex_unlock(&bdev->bd_mutex);
1590         if (victim) {
1591                 __blkdev_put(victim, mode, 1);
1592                 bdput(victim);
1593         }
1594 }
1595
1596 void blkdev_put(struct block_device *bdev, fmode_t mode)
1597 {
1598         struct gendisk *disk = bdev->bd_disk;
1599
1600         mutex_lock(&bdev->bd_mutex);
1601
1602         if (mode & FMODE_EXCL) {
1603                 struct block_device *whole = bdev_whole(bdev);
1604                 bool bdev_free;
1605
1606                 /*
1607                  * Release a claim on the device.  The holder fields
1608                  * are protected with bdev_lock.  bd_mutex is to
1609                  * synchronize disk_holder unlinking.
1610                  */
1611                 spin_lock(&bdev_lock);
1612
1613                 WARN_ON_ONCE(--bdev->bd_holders < 0);
1614                 WARN_ON_ONCE(--whole->bd_holders < 0);
1615
1616                 if ((bdev_free = !bdev->bd_holders))
1617                         bdev->bd_holder = NULL;
1618                 if (!whole->bd_holders)
1619                         whole->bd_holder = NULL;
1620
1621                 spin_unlock(&bdev_lock);
1622
1623                 /*
1624                  * If this was the last claim, remove holder link and
1625                  * unblock evpoll if it was a write holder.
1626                  */
1627                 if (bdev_free && bdev->bd_write_holder) {
1628                         disk_unblock_events(disk);
1629                         bdev->bd_write_holder = false;
1630                 }
1631         }
1632
1633         /*
1634          * Trigger event checking and tell drivers to flush MEDIA_CHANGE
1635          * event.  This is to ensure detection of media removal commanded
1636          * from userland - e.g. eject(1).
1637          */
1638         disk_flush_events(disk, DISK_EVENT_MEDIA_CHANGE);
1639         mutex_unlock(&bdev->bd_mutex);
1640
1641         __blkdev_put(bdev, mode, 0);
1642         blkdev_put_no_open(bdev);
1643 }
1644 EXPORT_SYMBOL(blkdev_put);
1645
1646 static int blkdev_close(struct inode * inode, struct file * filp)
1647 {
1648         struct block_device *bdev = I_BDEV(bdev_file_inode(filp));
1649         blkdev_put(bdev, filp->f_mode);
1650         return 0;
1651 }
1652
1653 static long block_ioctl(struct file *file, unsigned cmd, unsigned long arg)
1654 {
1655         struct block_device *bdev = I_BDEV(bdev_file_inode(file));
1656         fmode_t mode = file->f_mode;
1657
1658         /*
1659          * O_NDELAY can be altered using fcntl(.., F_SETFL, ..), so we have
1660          * to updated it before every ioctl.
1661          */
1662         if (file->f_flags & O_NDELAY)
1663                 mode |= FMODE_NDELAY;
1664         else
1665                 mode &= ~FMODE_NDELAY;
1666
1667         return blkdev_ioctl(bdev, mode, cmd, arg);
1668 }
1669
1670 /*
1671  * Write data to the block device.  Only intended for the block device itself
1672  * and the raw driver which basically is a fake block device.
1673  *
1674  * Does not take i_mutex for the write and thus is not for general purpose
1675  * use.
1676  */
1677 ssize_t blkdev_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
1678 {
1679         struct file *file = iocb->ki_filp;
1680         struct inode *bd_inode = bdev_file_inode(file);
1681         loff_t size = i_size_read(bd_inode);
1682         struct blk_plug plug;
1683         ssize_t ret;
1684
1685         if (bdev_read_only(I_BDEV(bd_inode)))
1686                 return -EPERM;
1687
1688         if (IS_SWAPFILE(bd_inode) && !is_hibernate_resume_dev(bd_inode->i_rdev))
1689                 return -ETXTBSY;
1690
1691         if (!iov_iter_count(from))
1692                 return 0;
1693
1694         if (iocb->ki_pos >= size)
1695                 return -ENOSPC;
1696
1697         if ((iocb->ki_flags & (IOCB_NOWAIT | IOCB_DIRECT)) == IOCB_NOWAIT)
1698                 return -EOPNOTSUPP;
1699
1700         iov_iter_truncate(from, size - iocb->ki_pos);
1701
1702         blk_start_plug(&plug);
1703         ret = __generic_file_write_iter(iocb, from);
1704         if (ret > 0)
1705                 ret = generic_write_sync(iocb, ret);
1706         blk_finish_plug(&plug);
1707         return ret;
1708 }
1709 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkdev_write_iter);
1710
1711 ssize_t blkdev_read_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *to)
1712 {
1713         struct file *file = iocb->ki_filp;
1714         struct inode *bd_inode = bdev_file_inode(file);
1715         loff_t size = i_size_read(bd_inode);
1716         loff_t pos = iocb->ki_pos;
1717
1718         if (pos >= size)
1719                 return 0;
1720
1721         size -= pos;
1722         iov_iter_truncate(to, size);
1723         return generic_file_read_iter(iocb, to);
1724 }
1725 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkdev_read_iter);
1726
1727 /*
1728  * Try to release a page associated with block device when the system
1729  * is under memory pressure.
1730  */
1731 static int blkdev_releasepage(struct page *page, gfp_t wait)
1732 {
1733         struct super_block *super = BDEV_I(page->mapping->host)->bdev.bd_super;
1734
1735         if (super && super->s_op->bdev_try_to_free_page)
1736                 return super->s_op->bdev_try_to_free_page(super, page, wait);
1737
1738         return try_to_free_buffers(page);
1739 }
1740
1741 static int blkdev_writepages(struct address_space *mapping,
1742                              struct writeback_control *wbc)
1743 {
1744         return generic_writepages(mapping, wbc);
1745 }
1746
1747 static const struct address_space_operations def_blk_aops = {
1748         .readpage       = blkdev_readpage,
1749         .readahead      = blkdev_readahead,
1750         .writepage      = blkdev_writepage,
1751         .write_begin    = blkdev_write_begin,
1752         .write_end      = blkdev_write_end,
1753         .writepages     = blkdev_writepages,
1754         .releasepage    = blkdev_releasepage,
1755         .direct_IO      = blkdev_direct_IO,
1756         .migratepage    = buffer_migrate_page_norefs,
1757         .is_dirty_writeback = buffer_check_dirty_writeback,
1758 };
1759
1760 #define BLKDEV_FALLOC_FL_SUPPORTED                                      \
1761                 (FALLOC_FL_KEEP_SIZE | FALLOC_FL_PUNCH_HOLE |           \
1762                  FALLOC_FL_ZERO_RANGE | FALLOC_FL_NO_HIDE_STALE)
1763
1764 static long blkdev_fallocate(struct file *file, int mode, loff_t start,
1765                              loff_t len)
1766 {
1767         struct block_device *bdev = I_BDEV(bdev_file_inode(file));
1768         loff_t end = start + len - 1;
1769         loff_t isize;
1770         int error;
1771
1772         /* Fail if we don't recognize the flags. */
1773         if (mode & ~BLKDEV_FALLOC_FL_SUPPORTED)
1774                 return -EOPNOTSUPP;
1775
1776         /* Don't go off the end of the device. */
1777         isize = i_size_read(bdev->bd_inode);
1778         if (start >= isize)
1779                 return -EINVAL;
1780         if (end >= isize) {
1781                 if (mode & FALLOC_FL_KEEP_SIZE) {
1782                         len = isize - start;
1783                         end = start + len - 1;
1784                 } else
1785                         return -EINVAL;
1786         }
1787
1788         /*
1789          * Don't allow IO that isn't aligned to logical block size.
1790          */
1791         if ((start | len) & (bdev_logical_block_size(bdev) - 1))
1792                 return -EINVAL;
1793
1794         /* Invalidate the page cache, including dirty pages. */
1795         error = truncate_bdev_range(bdev, file->f_mode, start, end);
1796         if (error)
1797                 return error;
1798
1799         switch (mode) {
1800         case FALLOC_FL_ZERO_RANGE:
1801         case FALLOC_FL_ZERO_RANGE | FALLOC_FL_KEEP_SIZE:
1802                 error = blkdev_issue_zeroout(bdev, start >> 9, len >> 9,
1803                                             GFP_KERNEL, BLKDEV_ZERO_NOUNMAP);
1804                 break;
1805         case FALLOC_FL_PUNCH_HOLE | FALLOC_FL_KEEP_SIZE:
1806                 error = blkdev_issue_zeroout(bdev, start >> 9, len >> 9,
1807                                              GFP_KERNEL, BLKDEV_ZERO_NOFALLBACK);
1808                 break;
1809         case FALLOC_FL_PUNCH_HOLE | FALLOC_FL_KEEP_SIZE | FALLOC_FL_NO_HIDE_STALE:
1810                 error = blkdev_issue_discard(bdev, start >> 9, len >> 9,
1811                                              GFP_KERNEL, 0);
1812                 break;
1813         default:
1814                 return -EOPNOTSUPP;
1815         }
1816         if (error)
1817                 return error;
1818
1819         /*
1820          * Invalidate the page cache again; if someone wandered in and dirtied
1821          * a page, we just discard it - userspace has no way of knowing whether
1822          * the write happened before or after discard completing...
1823          */
1824         return truncate_bdev_range(bdev, file->f_mode, start, end);
1825 }
1826
1827 const struct file_operations def_blk_fops = {
1828         .open           = blkdev_open,
1829         .release        = blkdev_close,
1830         .llseek         = block_llseek,
1831         .read_iter      = blkdev_read_iter,
1832         .write_iter     = blkdev_write_iter,
1833         .iopoll         = blkdev_iopoll,
1834         .mmap           = generic_file_mmap,
1835         .fsync          = blkdev_fsync,
1836         .unlocked_ioctl = block_ioctl,
1837 #ifdef CONFIG_COMPAT
1838         .compat_ioctl   = compat_blkdev_ioctl,
1839 #endif
1840         .splice_read    = generic_file_splice_read,
1841         .splice_write   = iter_file_splice_write,
1842         .fallocate      = blkdev_fallocate,
1843 };
1844
1845 /**
1846  * lookup_bdev  - lookup a struct block_device by name
1847  * @pathname:   special file representing the block device
1848  * @dev:        return value of the block device's dev_t
1849  *
1850  * Get a reference to the blockdevice at @pathname in the current
1851  * namespace if possible and return it.  Return ERR_PTR(error)
1852  * otherwise.
1853  */
1854 int lookup_bdev(const char *pathname, dev_t *dev)
1855 {
1856         struct inode *inode;
1857         struct path path;
1858         int error;
1859
1860         if (!pathname || !*pathname)
1861                 return -EINVAL;
1862
1863         error = kern_path(pathname, LOOKUP_FOLLOW, &path);
1864         if (error)
1865                 return error;
1866
1867         inode = d_backing_inode(path.dentry);
1868         error = -ENOTBLK;
1869         if (!S_ISBLK(inode->i_mode))
1870                 goto out_path_put;
1871         error = -EACCES;
1872         if (!may_open_dev(&path))
1873                 goto out_path_put;
1874
1875         *dev = inode->i_rdev;
1876         error = 0;
1877 out_path_put:
1878         path_put(&path);
1879         return error;
1880 }
1881 EXPORT_SYMBOL(lookup_bdev);
1882
1883 int __invalidate_device(struct block_device *bdev, bool kill_dirty)
1884 {
1885         struct super_block *sb = get_super(bdev);
1886         int res = 0;
1887
1888         if (sb) {
1889                 /*
1890                  * no need to lock the super, get_super holds the
1891                  * read mutex so the filesystem cannot go away
1892                  * under us (->put_super runs with the write lock
1893                  * hold).
1894                  */
1895                 shrink_dcache_sb(sb);
1896                 res = invalidate_inodes(sb, kill_dirty);
1897                 drop_super(sb);
1898         }
1899         invalidate_bdev(bdev);
1900         return res;
1901 }
1902 EXPORT_SYMBOL(__invalidate_device);
1903
1904 void iterate_bdevs(void (*func)(struct block_device *, void *), void *arg)
1905 {
1906         struct inode *inode, *old_inode = NULL;
1907
1908         spin_lock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
1909         list_for_each_entry(inode, &blockdev_superblock->s_inodes, i_sb_list) {
1910                 struct address_space *mapping = inode->i_mapping;
1911                 struct block_device *bdev;
1912
1913                 spin_lock(&inode->i_lock);
1914                 if (inode->i_state & (I_FREEING|I_WILL_FREE|I_NEW) ||
1915                     mapping->nrpages == 0) {
1916                         spin_unlock(&inode->i_lock);
1917                         continue;
1918                 }
1919                 __iget(inode);
1920                 spin_unlock(&inode->i_lock);
1921                 spin_unlock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
1922                 /*
1923                  * We hold a reference to 'inode' so it couldn't have been
1924                  * removed from s_inodes list while we dropped the
1925                  * s_inode_list_lock  We cannot iput the inode now as we can
1926                  * be holding the last reference and we cannot iput it under
1927                  * s_inode_list_lock. So we keep the reference and iput it
1928                  * later.
1929                  */
1930                 iput(old_inode);
1931                 old_inode = inode;
1932                 bdev = I_BDEV(inode);
1933
1934                 mutex_lock(&bdev->bd_mutex);
1935                 if (bdev->bd_openers)
1936                         func(bdev, arg);
1937                 mutex_unlock(&bdev->bd_mutex);
1938
1939                 spin_lock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
1940         }
1941         spin_unlock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
1942         iput(old_inode);
1943 }