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