fs/block_dev.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  *  linux/fs/block_dev.c
   4  *
   5  *  Copyright (C) 1991, 1992  Linus Torvalds
   6  *  Copyright (C) 2001  Andrea Arcangeli <andrea@suse.de> SuSE
   7  */
   8
   9 #include <linux/init.h>
  10 #include <linux/mm.h>
  11 #include <linux/fcntl.h>
  12 #include <linux/slab.h>
  13 #include <linux/kmod.h>
  14 #include <linux/major.h>
  15 #include <linux/device_cgroup.h>
  16 #include <linux/highmem.h>
  17 #include <linux/blkdev.h>
  18 #include <linux/backing-dev.h>
  19 #include <linux/module.h>
  20 #include <linux/blkpg.h>
  21 #include <linux/magic.h>
  22 #include <linux/buffer_head.h>
  23 #include <linux/swap.h>
  24 #include <linux/pagevec.h>
  25 #include <linux/writeback.h>
  26 #include <linux/mpage.h>
  27 #include <linux/mount.h>
  28 #include <linux/pseudo_fs.h>
  29 #include <linux/uio.h>
  30 #include <linux/namei.h>
  31 #include <linux/log2.h>
  32 #include <linux/cleancache.h>
  33 #include <linux/task_io_accounting_ops.h>
  34 #include <linux/falloc.h>
  35 #include <linux/part_stat.h>
  36 #include <linux/uaccess.h>
  37 #include <linux/suspend.h>
  38 #include "internal.h"
  39
  40 struct bdev_inode {
  41         struct block_device bdev;
  42         struct inode vfs_inode;
  43 };
  44
  45 static const struct address_space_operations def_blk_aops;
  46
  47 static inline struct bdev_inode *BDEV_I(struct inode *inode)
  48 {
  49         return container_of(inode, struct bdev_inode, vfs_inode);
  50 }
  51
  52 struct block_device *I_BDEV(struct inode *inode)
  53 {
  54         return &BDEV_I(inode)->bdev;
  55 }
  56 EXPORT_SYMBOL(I_BDEV);
  57
  58 static void bdev_write_inode(struct block_device *bdev)
  59 {
  60         struct inode *inode = bdev->bd_inode;
  61         int ret;
  62
  63         spin_lock(&inode->i_lock);
  64         while (inode->i_state & I_DIRTY) {
  65                 spin_unlock(&inode->i_lock);
  66                 ret = write_inode_now(inode, true);
  67                 if (ret) {
  68                         char name[BDEVNAME_SIZE];
  69                         pr_warn_ratelimited("VFS: Dirty inode writeback failed "
  70                                             "for block device %s (err=%d).\n",
  71                                             bdevname(bdev, name), ret);
  72                 }
  73                 spin_lock(&inode->i_lock);
  74         }
  75         spin_unlock(&inode->i_lock);
  76 }
  77
  78 /* Kill _all_ buffers and pagecache , dirty or not.. */
  79 static void kill_bdev(struct block_device *bdev)
  80 {
  81         struct address_space *mapping = bdev->bd_inode->i_mapping;
  82
  83         if (mapping->nrpages == 0 && mapping->nrexceptional == 0)
  84                 return;
  85
  86         invalidate_bh_lrus();
  87         truncate_inode_pages(mapping, 0);
  88 }
  89
  90 /* Invalidate clean unused buffers and pagecache. */
  91 void invalidate_bdev(struct block_device *bdev)
  92 {
  93         struct address_space *mapping = bdev->bd_inode->i_mapping;
  94
  95         if (mapping->nrpages) {
  96                 invalidate_bh_lrus();
  97                 lru_add_drain_all();    /* make sure all lru add caches are flushed */
  98                 invalidate_mapping_pages(mapping, 0, -1);
  99         }
 100         /* 99% of the time, we don't need to flush the cleancache on the bdev.
 101          * But, for the strange corners, lets be cautious
 102          */
 103         cleancache_invalidate_inode(mapping);
 104 }
 105 EXPORT_SYMBOL(invalidate_bdev);
 106
 107 /*
 108  * Drop all buffers & page cache for given bdev range. This function bails
 109  * with error if bdev has other exclusive owner (such as filesystem).
 110  */
 111 int truncate_bdev_range(struct block_device *bdev, fmode_t mode,
 112                         loff_t lstart, loff_t lend)
 113 {
 114         /*
 115          * If we don't hold exclusive handle for the device, upgrade to it
 116          * while we discard the buffer cache to avoid discarding buffers
 117          * under live filesystem.
 118          */
 119         if (!(mode & FMODE_EXCL)) {
 120                 int err = bd_prepare_to_claim(bdev, truncate_bdev_range);
 121                 if (err)
 122                         return err;
 123         }
 124
 125         truncate_inode_pages_range(bdev->bd_inode->i_mapping, lstart, lend);
 126         if (!(mode & FMODE_EXCL))
 127                 bd_abort_claiming(bdev, truncate_bdev_range);
 128         return 0;
 129 }
 130 EXPORT_SYMBOL(truncate_bdev_range);
 131
 132 static void set_init_blocksize(struct block_device *bdev)
 133 {
 134         bdev->bd_inode->i_blkbits = blksize_bits(bdev_logical_block_size(bdev));
 135 }
 136
 137 int set_blocksize(struct block_device *bdev, int size)
 138 {
 139         /* Size must be a power of two, and between 512 and PAGE_SIZE */
 140         if (size > PAGE_SIZE || size < 512 || !is_power_of_2(size))
 141                 return -EINVAL;
 142
 143         /* Size cannot be smaller than the size supported by the device */
 144         if (size < bdev_logical_block_size(bdev))
 145                 return -EINVAL;
 146
 147         /* Don't change the size if it is same as current */
 148         if (bdev->bd_inode->i_blkbits != blksize_bits(size)) {
 149                 sync_blockdev(bdev);
 150                 bdev->bd_inode->i_blkbits = blksize_bits(size);
 151                 kill_bdev(bdev);
 152         }
 153         return 0;
 154 }
 155
 156 EXPORT_SYMBOL(set_blocksize);
 157
 158 int sb_set_blocksize(struct super_block *sb, int size)
 159 {
 160         if (set_blocksize(sb->s_bdev, size))
 161                 return 0;
 162         /* If we get here, we know size is power of two
 163          * and it's value is between 512 and PAGE_SIZE */
 164         sb->s_blocksize = size;
 165         sb->s_blocksize_bits = blksize_bits(size);
 166         return sb->s_blocksize;
 167 }
 168
 169 EXPORT_SYMBOL(sb_set_blocksize);
 170
 171 int sb_min_blocksize(struct super_block *sb, int size)
 172 {
 173         int minsize = bdev_logical_block_size(sb->s_bdev);
 174         if (size < minsize)
 175                 size = minsize;
 176         return sb_set_blocksize(sb, size);
 177 }
 178
 179 EXPORT_SYMBOL(sb_min_blocksize);
 180
 181 static int
 182 blkdev_get_block(struct inode *inode, sector_t iblock,
 183                 struct buffer_head *bh, int create)
 184 {
 185         bh->b_bdev = I_BDEV(inode);
 186         bh->b_blocknr = iblock;
 187         set_buffer_mapped(bh);
 188         return 0;
 189 }
 190
 191 static struct inode *bdev_file_inode(struct file *file)
 192 {
 193         return file->f_mapping->host;
 194 }
 195
 196 static unsigned int dio_bio_write_op(struct kiocb *iocb)
 197 {
 198         unsigned int op = REQ_OP_WRITE | REQ_SYNC | REQ_IDLE;
 199
 200         /* avoid the need for a I/O completion work item */
 201         if (iocb->ki_flags & IOCB_DSYNC)
 202                 op |= REQ_FUA;
 203         return op;
 204 }
 205
 206 #define DIO_INLINE_BIO_VECS 4
 207
 208 static void blkdev_bio_end_io_simple(struct bio *bio)
 209 {
 210         struct task_struct *waiter = bio->bi_private;
 211
 212         WRITE_ONCE(bio->bi_private, NULL);
 213         blk_wake_io_task(waiter);
 214 }
 215
 216 static ssize_t
 217 __blkdev_direct_IO_simple(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter,
 218                 int nr_pages)
 219 {
 220         struct file *file = iocb->ki_filp;
 221         struct block_device *bdev = I_BDEV(bdev_file_inode(file));
 222         struct bio_vec inline_vecs[DIO_INLINE_BIO_VECS], *vecs;
 223         loff_t pos = iocb->ki_pos;
 224         bool should_dirty = false;
 225         struct bio bio;
 226         ssize_t ret;
 227         blk_qc_t qc;
 228
 229         if ((pos | iov_iter_alignment(iter)) &
 230             (bdev_logical_block_size(bdev) - 1))
 231                 return -EINVAL;
 232
 233         if (nr_pages <= DIO_INLINE_BIO_VECS)
 234                 vecs = inline_vecs;
 235         else {
 236                 vecs = kmalloc_array(nr_pages, sizeof(struct bio_vec),
 237                                      GFP_KERNEL);
 238                 if (!vecs)
 239                         return -ENOMEM;
 240         }
 241
 242         bio_init(&bio, vecs, nr_pages);
 243         bio_set_dev(&bio, bdev);
 244         bio.bi_iter.bi_sector = pos >> 9;
 245         bio.bi_write_hint = iocb->ki_hint;
 246         bio.bi_private = current;
 247         bio.bi_end_io = blkdev_bio_end_io_simple;
 248         bio.bi_ioprio = iocb->ki_ioprio;
 249
 250         ret = bio_iov_iter_get_pages(&bio, iter);
 251         if (unlikely(ret))
 252                 goto out;
 253         ret = bio.bi_iter.bi_size;
 254
 255         if (iov_iter_rw(iter) == READ) {
 256                 bio.bi_opf = REQ_OP_READ;
 257                 if (iter_is_iovec(iter))
 258                         should_dirty = true;
 259         } else {
 260                 bio.bi_opf = dio_bio_write_op(iocb);
 261                 task_io_account_write(ret);
 262         }
 263         if (iocb->ki_flags & IOCB_HIPRI)
 264                 bio_set_polled(&bio, iocb);
 265
 266         qc = submit_bio(&bio);
 267         for (;;) {
 268                 set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
 269                 if (!READ_ONCE(bio.bi_private))
 270                         break;
 271                 if (!(iocb->ki_flags & IOCB_HIPRI) ||
 272                     !blk_poll(bdev_get_queue(bdev), qc, true))
 273                         blk_io_schedule();
 274         }
 275         __set_current_state(TASK_RUNNING);
 276
 277         bio_release_pages(&bio, should_dirty);
 278         if (unlikely(bio.bi_status))
 279                 ret = blk_status_to_errno(bio.bi_status);
 280
 281 out:
 282         if (vecs != inline_vecs)
 283                 kfree(vecs);
 284
 285         bio_uninit(&bio);
 286
 287         return ret;
 288 }
 289
 290 struct blkdev_dio {
 291         union {
 292                 struct kiocb            *iocb;
 293                 struct task_struct      *waiter;
 294         };
 295         size_t                  size;
 296         atomic_t                ref;
 297         bool                    multi_bio : 1;
 298         bool                    should_dirty : 1;
 299         bool                    is_sync : 1;
 300         struct bio              bio;
 301 };
 302
 303 static struct bio_set blkdev_dio_pool;
 304
 305 static int blkdev_iopoll(struct kiocb *kiocb, bool wait)
 306 {
 307         struct block_device *bdev = I_BDEV(kiocb->ki_filp->f_mapping->host);
 308         struct request_queue *q = bdev_get_queue(bdev);
 309
 310         return blk_poll(q, READ_ONCE(kiocb->ki_cookie), wait);
 311 }
 312
 313 static void blkdev_bio_end_io(struct bio *bio)
 314 {
 315         struct blkdev_dio *dio = bio->bi_private;
 316         bool should_dirty = dio->should_dirty;
 317
 318         if (bio->bi_status && !dio->bio.bi_status)
 319                 dio->bio.bi_status = bio->bi_status;
 320
 321         if (!dio->multi_bio || atomic_dec_and_test(&dio->ref)) {
 322                 if (!dio->is_sync) {
 323                         struct kiocb *iocb = dio->iocb;
 324                         ssize_t ret;
 325
 326                         if (likely(!dio->bio.bi_status)) {
 327                                 ret = dio->size;
 328                                 iocb->ki_pos += ret;
 329                         } else {
 330                                 ret = blk_status_to_errno(dio->bio.bi_status);
 331                         }
 332
 333                         dio->iocb->ki_complete(iocb, ret, 0);
 334                         if (dio->multi_bio)
 335                                 bio_put(&dio->bio);
 336                 } else {
 337                         struct task_struct *waiter = dio->waiter;
 338
 339                         WRITE_ONCE(dio->waiter, NULL);
 340                         blk_wake_io_task(waiter);
 341                 }
 342         }
 343
 344         if (should_dirty) {
 345                 bio_check_pages_dirty(bio);
 346         } else {
 347                 bio_release_pages(bio, false);
 348                 bio_put(bio);
 349         }
 350 }
 351
 352 static ssize_t
 353 __blkdev_direct_IO(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter, int nr_pages)
 354 {
 355         struct file *file = iocb->ki_filp;
 356         struct inode *inode = bdev_file_inode(file);
 357         struct block_device *bdev = I_BDEV(inode);
 358         struct blk_plug plug;
 359         struct blkdev_dio *dio;
 360         struct bio *bio;
 361         bool is_poll = (iocb->ki_flags & IOCB_HIPRI) != 0;
 362         bool is_read = (iov_iter_rw(iter) == READ), is_sync;
 363         loff_t pos = iocb->ki_pos;
 364         blk_qc_t qc = BLK_QC_T_NONE;
 365         int ret = 0;
 366
 367         if ((pos | iov_iter_alignment(iter)) &
 368             (bdev_logical_block_size(bdev) - 1))
 369                 return -EINVAL;
 370
 371         bio = bio_alloc_bioset(GFP_KERNEL, nr_pages, &blkdev_dio_pool);
 372
 373         dio = container_of(bio, struct blkdev_dio, bio);
 374         dio->is_sync = is_sync = is_sync_kiocb(iocb);
 375         if (dio->is_sync) {
 376                 dio->waiter = current;
 377                 bio_get(bio);
 378         } else {
 379                 dio->iocb = iocb;
 380         }
 381
 382         dio->size = 0;
 383         dio->multi_bio = false;
 384         dio->should_dirty = is_read && iter_is_iovec(iter);
 385
 386         /*
 387          * Don't plug for HIPRI/polled IO, as those should go straight
 388          * to issue
 389          */
 390         if (!is_poll)
 391                 blk_start_plug(&plug);
 392
 393         for (;;) {
 394                 bio_set_dev(bio, bdev);
 395                 bio->bi_iter.bi_sector = pos >> 9;
 396                 bio->bi_write_hint = iocb->ki_hint;
 397                 bio->bi_private = dio;
 398                 bio->bi_end_io = blkdev_bio_end_io;
 399                 bio->bi_ioprio = iocb->ki_ioprio;
 400
 401                 ret = bio_iov_iter_get_pages(bio, iter);
 402                 if (unlikely(ret)) {
 403                         bio->bi_status = BLK_STS_IOERR;
 404                         bio_endio(bio);
 405                         break;
 406                 }
 407
 408                 if (is_read) {
 409                         bio->bi_opf = REQ_OP_READ;
 410                         if (dio->should_dirty)
 411                                 bio_set_pages_dirty(bio);
 412                 } else {
 413                         bio->bi_opf = dio_bio_write_op(iocb);
 414                         task_io_account_write(bio->bi_iter.bi_size);
 415                 }
 416
 417                 dio->size += bio->bi_iter.bi_size;
 418                 pos += bio->bi_iter.bi_size;
 419
 420                 nr_pages = iov_iter_npages(iter, BIO_MAX_PAGES);
 421                 if (!nr_pages) {
 422                         bool polled = false;
 423
 424                         if (iocb->ki_flags & IOCB_HIPRI) {
 425                                 bio_set_polled(bio, iocb);
 426                                 polled = true;
 427                         }
 428
 429                         qc = submit_bio(bio);
 430
 431                         if (polled)
 432                                 WRITE_ONCE(iocb->ki_cookie, qc);
 433                         break;
 434                 }
 435
 436                 if (!dio->multi_bio) {
 437                         /*
 438                          * AIO needs an extra reference to ensure the dio
 439                          * structure which is embedded into the first bio
 440                          * stays around.
 441                          */
 442                         if (!is_sync)
 443                                 bio_get(bio);
 444                         dio->multi_bio = true;
 445                         atomic_set(&dio->ref, 2);
 446                 } else {
 447                         atomic_inc(&dio->ref);
 448                 }
 449
 450                 submit_bio(bio);
 451                 bio = bio_alloc(GFP_KERNEL, nr_pages);
 452         }
 453
 454         if (!is_poll)
 455                 blk_finish_plug(&plug);
 456
 457         if (!is_sync)
 458                 return -EIOCBQUEUED;
 459
 460         for (;;) {
 461                 set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
 462                 if (!READ_ONCE(dio->waiter))
 463                         break;
 464
 465                 if (!(iocb->ki_flags & IOCB_HIPRI) ||
 466                     !blk_poll(bdev_get_queue(bdev), qc, true))
 467                         blk_io_schedule();
 468         }
 469         __set_current_state(TASK_RUNNING);
 470
 471         if (!ret)
 472                 ret = blk_status_to_errno(dio->bio.bi_status);
 473         if (likely(!ret))
 474                 ret = dio->size;
 475
 476         bio_put(&dio->bio);
 477         return ret;
 478 }
 479
 480 static ssize_t
 481 blkdev_direct_IO(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *iter)
 482 {
 483         int nr_pages;
 484
 485         nr_pages = iov_iter_npages(iter, BIO_MAX_PAGES + 1);
 486         if (!nr_pages)
 487                 return 0;
 488         if (is_sync_kiocb(iocb) && nr_pages <= BIO_MAX_PAGES)
 489                 return __blkdev_direct_IO_simple(iocb, iter, nr_pages);
 490
 491         return __blkdev_direct_IO(iocb, iter, min(nr_pages, BIO_MAX_PAGES));
 492 }
 493
 494 static __init int blkdev_init(void)
 495 {
 496         return bioset_init(&blkdev_dio_pool, 4, offsetof(struct blkdev_dio, bio), BIOSET_NEED_BVECS);
 497 }
 498 module_init(blkdev_init);
 499
 500 int __sync_blockdev(struct block_device *bdev, int wait)
 501 {
 502         if (!bdev)
 503                 return 0;
 504         if (!wait)
 505                 return filemap_flush(bdev->bd_inode->i_mapping);
 506         return filemap_write_and_wait(bdev->bd_inode->i_mapping);
 507 }
 508
 509 /*
 510  * Write out and wait upon all the dirty data associated with a block
 511  * device via its mapping.  Does not take the superblock lock.
 512  */
 513 int sync_blockdev(struct block_device *bdev)
 514 {
 515         return __sync_blockdev(bdev, 1);
 516 }
 517 EXPORT_SYMBOL(sync_blockdev);
 518
 519 /*
 520  * Write out and wait upon all dirty data associated with this
 521  * device.   Filesystem data as well as the underlying block
 522  * device.  Takes the superblock lock.
 523  */
 524 int fsync_bdev(struct block_device *bdev)
 525 {
 526         struct super_block *sb = get_super(bdev);
 527         if (sb) {
 528                 int res = sync_filesystem(sb);
 529                 drop_super(sb);
 530                 return res;
 531         }
 532         return sync_blockdev(bdev);
 533 }
 534 EXPORT_SYMBOL(fsync_bdev);
 535
 536 /**
 537  * freeze_bdev  --  lock a filesystem and force it into a consistent state
 538  * @bdev:       blockdevice to lock
 539  *
 540  * If a superblock is found on this device, we take the s_umount semaphore
 541  * on it to make sure nobody unmounts until the snapshot creation is done.
 542  * The reference counter (bd_fsfreeze_count) guarantees that only the last
 543  * unfreeze process can unfreeze the frozen filesystem actually when multiple
 544  * freeze requests arrive simultaneously. It counts up in freeze_bdev() and
 545  * count down in thaw_bdev(). When it becomes 0, thaw_bdev() will unfreeze
 546  * actually.
 547  */
 548 int freeze_bdev(struct block_device *bdev)
 549 {
 550         struct super_block *sb;
 551         int error = 0;
 552
 553         mutex_lock(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
 554         if (++bdev->bd_fsfreeze_count > 1)
 555                 goto done;
 556
 557         sb = get_active_super(bdev);
 558         if (!sb)
 559                 goto sync;
 560         if (sb->s_op->freeze_super)
 561                 error = sb->s_op->freeze_super(sb);
 562         else
 563                 error = freeze_super(sb);
 564         deactivate_super(sb);
 565
 566         if (error) {
 567                 bdev->bd_fsfreeze_count--;
 568                 goto done;
 569         }
 570         bdev->bd_fsfreeze_sb = sb;
 571
 572 sync:
 573         sync_blockdev(bdev);
 574 done:
 575         mutex_unlock(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
 576         return error;
 577 }
 578 EXPORT_SYMBOL(freeze_bdev);
 579
 580 /**
 581  * thaw_bdev  -- unlock filesystem
 582  * @bdev:       blockdevice to unlock
 583  *
 584  * Unlocks the filesystem and marks it writeable again after freeze_bdev().
 585  */
 586 int thaw_bdev(struct block_device *bdev)
 587 {
 588         struct super_block *sb;
 589         int error = -EINVAL;
 590
 591         mutex_lock(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
 592         if (!bdev->bd_fsfreeze_count)
 593                 goto out;
 594
 595         error = 0;
 596         if (--bdev->bd_fsfreeze_count > 0)
 597                 goto out;
 598
 599         sb = bdev->bd_fsfreeze_sb;
 600         if (!sb)
 601                 goto out;
 602
 603         if (sb->s_op->thaw_super)
 604                 error = sb->s_op->thaw_super(sb);
 605         else
 606                 error = thaw_super(sb);
 607         if (error)
 608                 bdev->bd_fsfreeze_count++;
 609 out:
 610         mutex_unlock(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
 611         return error;
 612 }
 613 EXPORT_SYMBOL(thaw_bdev);
 614
 615 static int blkdev_writepage(struct page *page, struct writeback_control *wbc)
 616 {
 617         return block_write_full_page(page, blkdev_get_block, wbc);
 618 }
 619
 620 static int blkdev_readpage(struct file * file, struct page * page)
 621 {
 622         return block_read_full_page(page, blkdev_get_block);
 623 }
 624
 625 static void blkdev_readahead(struct readahead_control *rac)
 626 {
 627         mpage_readahead(rac, blkdev_get_block);
 628 }
 629
 630 static int blkdev_write_begin(struct file *file, struct address_space *mapping,
 631                         loff_t pos, unsigned len, unsigned flags,
 632                         struct page **pagep, void **fsdata)
 633 {
 634         return block_write_begin(mapping, pos, len, flags, pagep,
 635                                  blkdev_get_block);
 636 }
 637
 638 static int blkdev_write_end(struct file *file, struct address_space *mapping,
 639                         loff_t pos, unsigned len, unsigned copied,
 640                         struct page *page, void *fsdata)
 641 {
 642         int ret;
 643         ret = block_write_end(file, mapping, pos, len, copied, page, fsdata);
 644
 645         unlock_page(page);
 646         put_page(page);
 647
 648         return ret;
 649 }
 650
 651 /*
 652  * private llseek:
 653  * for a block special file file_inode(file)->i_size is zero
 654  * so we compute the size by hand (just as in block_read/write above)
 655  */
 656 static loff_t block_llseek(struct file *file, loff_t offset, int whence)
 657 {
 658         struct inode *bd_inode = bdev_file_inode(file);
 659         loff_t retval;
 660
 661         inode_lock(bd_inode);
 662         retval = fixed_size_llseek(file, offset, whence, i_size_read(bd_inode));
 663         inode_unlock(bd_inode);
 664         return retval;
 665 }
 666
 667 int blkdev_fsync(struct file *filp, loff_t start, loff_t end, int datasync)
 668 {
 669         struct inode *bd_inode = bdev_file_inode(filp);
 670         struct block_device *bdev = I_BDEV(bd_inode);
 671         int error;
 672
 673         error = file_write_and_wait_range(filp, start, end);
 674         if (error)
 675                 return error;
 676
 677         /*
 678          * There is no need to serialise calls to blkdev_issue_flush with
 679          * i_mutex and doing so causes performance issues with concurrent
 680          * O_SYNC writers to a block device.
 681          */
 682         error = blkdev_issue_flush(bdev, GFP_KERNEL);
 683         if (error == -EOPNOTSUPP)
 684                 error = 0;
 685
 686         return error;
 687 }
 688 EXPORT_SYMBOL(blkdev_fsync);
 689
 690 /**
 691  * bdev_read_page() - Start reading a page from a block device
 692  * @bdev: The device to read the page from
 693  * @sector: The offset on the device to read the page to (need not be aligned)
 694  * @page: The page to read
 695  *
 696  * On entry, the page should be locked.  It will be unlocked when the page
 697  * has been read.  If the block driver implements rw_page synchronously,
 698  * that will be true on exit from this function, but it need not be.
 699  *
 700  * Errors returned by this function are usually "soft", eg out of memory, or
 701  * queue full; callers should try a different route to read this page rather
 702  * than propagate an error back up the stack.
 703  *
 704  * Return: negative errno if an error occurs, 0 if submission was successful.
 705  */
 706 int bdev_read_page(struct block_device *bdev, sector_t sector,
 707                         struct page *page)
 708 {
 709         const struct block_device_operations *ops = bdev->bd_disk->fops;
 710         int result = -EOPNOTSUPP;
 711
 712         if (!ops->rw_page || bdev_get_integrity(bdev))
 713                 return result;
 714
 715         result = blk_queue_enter(bdev->bd_disk->queue, 0);
 716         if (result)
 717                 return result;
 718         result = ops->rw_page(bdev, sector + get_start_sect(bdev), page,
 719                               REQ_OP_READ);
 720         blk_queue_exit(bdev->bd_disk->queue);
 721         return result;
 722 }
 723
 724 /**
 725  * bdev_write_page() - Start writing a page to a block device
 726  * @bdev: The device to write the page to
 727  * @sector: The offset on the device to write the page to (need not be aligned)
 728  * @page: The page to write
 729  * @wbc: The writeback_control for the write
 730  *
 731  * On entry, the page should be locked and not currently under writeback.
 732  * On exit, if the write started successfully, the page will be unlocked and
 733  * under writeback.  If the write failed already (eg the driver failed to
 734  * queue the page to the device), the page will still be locked.  If the
 735  * caller is a ->writepage implementation, it will need to unlock the page.
 736  *
 737  * Errors returned by this function are usually "soft", eg out of memory, or
 738  * queue full; callers should try a different route to write this page rather
 739  * than propagate an error back up the stack.
 740  *
 741  * Return: negative errno if an error occurs, 0 if submission was successful.
 742  */
 743 int bdev_write_page(struct block_device *bdev, sector_t sector,
 744                         struct page *page, struct writeback_control *wbc)
 745 {
 746         int result;
 747         const struct block_device_operations *ops = bdev->bd_disk->fops;
 748
 749         if (!ops->rw_page || bdev_get_integrity(bdev))
 750                 return -EOPNOTSUPP;
 751         result = blk_queue_enter(bdev->bd_disk->queue, 0);
 752         if (result)
 753                 return result;
 754
 755         set_page_writeback(page);
 756         result = ops->rw_page(bdev, sector + get_start_sect(bdev), page,
 757                               REQ_OP_WRITE);
 758         if (result) {
 759                 end_page_writeback(page);
 760         } else {
 761                 clean_page_buffers(page);
 762                 unlock_page(page);
 763         }
 764         blk_queue_exit(bdev->bd_disk->queue);
 765         return result;
 766 }
 767
 768 /*
 769  * pseudo-fs
 770  */
 771
 772 static  __cacheline_aligned_in_smp DEFINE_SPINLOCK(bdev_lock);
 773 static struct kmem_cache * bdev_cachep __read_mostly;
 774
 775 static struct inode *bdev_alloc_inode(struct super_block *sb)
 776 {
 777         struct bdev_inode *ei = kmem_cache_alloc(bdev_cachep, GFP_KERNEL);
 778         if (!ei)
 779                 return NULL;
 780         return &ei->vfs_inode;
 781 }
 782
 783 static void bdev_free_inode(struct inode *inode)
 784 {
 785         struct block_device *bdev = I_BDEV(inode);
 786
 787         free_percpu(bdev->bd_stats);
 788
 789         kmem_cache_free(bdev_cachep, BDEV_I(inode));
 790 }
 791
 792 static void init_once(void *data)
 793 {
 794         struct bdev_inode *ei = data;
 795
 796         inode_init_once(&ei->vfs_inode);
 797 }
 798
 799 static void bdev_evict_inode(struct inode *inode)
 800 {
 801         struct block_device *bdev = &BDEV_I(inode)->bdev;
 802         truncate_inode_pages_final(&inode->i_data);
 803         invalidate_inode_buffers(inode); /* is it needed here? */
 804         clear_inode(inode);
 805         /* Detach inode from wb early as bdi_put() may free bdi->wb */
 806         inode_detach_wb(inode);
 807         if (bdev->bd_bdi != &noop_backing_dev_info) {
 808                 bdi_put(bdev->bd_bdi);
 809                 bdev->bd_bdi = &noop_backing_dev_info;
 810         }
 811 }
 812
 813 static const struct super_operations bdev_sops = {
 814         .statfs = simple_statfs,
 815         .alloc_inode = bdev_alloc_inode,
 816         .free_inode = bdev_free_inode,
 817         .drop_inode = generic_delete_inode,
 818         .evict_inode = bdev_evict_inode,
 819 };
 820
 821 static int bd_init_fs_context(struct fs_context *fc)
 822 {
 823         struct pseudo_fs_context *ctx = init_pseudo(fc, BDEVFS_MAGIC);
 824         if (!ctx)
 825                 return -ENOMEM;
 826         fc->s_iflags |= SB_I_CGROUPWB;
 827         ctx->ops = &bdev_sops;
 828         return 0;
 829 }
 830
 831 static struct file_system_type bd_type = {
 832         .name           = "bdev",
 833         .init_fs_context = bd_init_fs_context,
 834         .kill_sb        = kill_anon_super,
 835 };
 836
 837 struct super_block *blockdev_superblock __read_mostly;
 838 EXPORT_SYMBOL_GPL(blockdev_superblock);
 839
 840 void __init bdev_cache_init(void)
 841 {
 842         int err;
 843         static struct vfsmount *bd_mnt;
 844
 845         bdev_cachep = kmem_cache_create("bdev_cache", sizeof(struct bdev_inode),
 846                         0, (SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_RECLAIM_ACCOUNT|
 847                                 SLAB_MEM_SPREAD|SLAB_ACCOUNT|SLAB_PANIC),
 848                         init_once);
 849         err = register_filesystem(&bd_type);
 850         if (err)
 851                 panic("Cannot register bdev pseudo-fs");
 852         bd_mnt = kern_mount(&bd_type);
 853         if (IS_ERR(bd_mnt))
 854                 panic("Cannot create bdev pseudo-fs");
 855         blockdev_superblock = bd_mnt->mnt_sb;   /* For writeback */
 856 }
 857
 858 struct block_device *bdev_alloc(struct gendisk *disk, u8 partno)
 859 {
 860         struct block_device *bdev;
 861         struct inode *inode;
 862
 863         inode = new_inode(blockdev_superblock);
 864         if (!inode)
 865                 return NULL;
 866         inode->i_mode = S_IFBLK;
 867         inode->i_rdev = 0;
 868         inode->i_data.a_ops = &def_blk_aops;
 869         mapping_set_gfp_mask(&inode->i_data, GFP_USER);
 870
 871         bdev = I_BDEV(inode);
 872         memset(bdev, 0, sizeof(*bdev));
 873         mutex_init(&bdev->bd_mutex);
 874         mutex_init(&bdev->bd_fsfreeze_mutex);
 875         spin_lock_init(&bdev->bd_size_lock);
 876         bdev->bd_disk = disk;
 877         bdev->bd_partno = partno;
 878         bdev->bd_inode = inode;
 879         bdev->bd_bdi = &noop_backing_dev_info;
 880 #ifdef CONFIG_SYSFS
 881         INIT_LIST_HEAD(&bdev->bd_holder_disks);
 882 #endif
 883         bdev->bd_stats = alloc_percpu(struct disk_stats);
 884         if (!bdev->bd_stats) {
 885                 iput(inode);
 886                 return NULL;
 887         }
 888         return bdev;
 889 }
 890
 891 void bdev_add(struct block_device *bdev, dev_t dev)
 892 {
 893         bdev->bd_dev = dev;
 894         bdev->bd_inode->i_rdev = dev;
 895         bdev->bd_inode->i_ino = dev;
 896         insert_inode_hash(bdev->bd_inode);
 897 }
 898
 899 static struct block_device *bdget(dev_t dev)
 900 {
 901         struct inode *inode;
 902
 903         inode = ilookup(blockdev_superblock, dev);
 904         if (!inode)
 905                 return NULL;
 906         return &BDEV_I(inode)->bdev;
 907 }
 908
 909 /**
 910  * bdgrab -- Grab a reference to an already referenced block device
 911  * @bdev:       Block device to grab a reference to.
 912  *
 913  * Returns the block_device with an additional reference when successful,
 914  * or NULL if the inode is already beeing freed.
 915  */
 916 struct block_device *bdgrab(struct block_device *bdev)
 917 {
 918         if (!igrab(bdev->bd_inode))
 919                 return NULL;
 920         return bdev;
 921 }
 922 EXPORT_SYMBOL(bdgrab);
 923
 924 struct block_device *bdget_part(struct hd_struct *part)
 925 {
 926         return bdget(part_devt(part));
 927 }
 928
 929 long nr_blockdev_pages(void)
 930 {
 931         struct inode *inode;
 932         long ret = 0;
 933
 934         spin_lock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
 935         list_for_each_entry(inode, &blockdev_superblock->s_inodes, i_sb_list)
 936                 ret += inode->i_mapping->nrpages;
 937         spin_unlock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
 938
 939         return ret;
 940 }
 941
 942 void bdput(struct block_device *bdev)
 943 {
 944         iput(bdev->bd_inode);
 945 }
 946 EXPORT_SYMBOL(bdput);
 947
 948 /**
 949  * bd_may_claim - test whether a block device can be claimed
 950  * @bdev: block device of interest
 951  * @whole: whole block device containing @bdev, may equal @bdev
 952  * @holder: holder trying to claim @bdev
 953  *
 954  * Test whether @bdev can be claimed by @holder.
 955  *
 956  * CONTEXT:
 957  * spin_lock(&bdev_lock).
 958  *
 959  * RETURNS:
 960  * %true if @bdev can be claimed, %false otherwise.
 961  */
 962 static bool bd_may_claim(struct block_device *bdev, struct block_device *whole,
 963                          void *holder)
 964 {
 965         if (bdev->bd_holder == holder)
 966                 return true;     /* already a holder */
 967         else if (bdev->bd_holder != NULL)
 968                 return false;    /* held by someone else */
 969         else if (whole == bdev)
 970                 return true;     /* is a whole device which isn't held */
 971
 972         else if (whole->bd_holder == bd_may_claim)
 973                 return true;     /* is a partition of a device that is being partitioned */
 974         else if (whole->bd_holder != NULL)
 975                 return false;    /* is a partition of a held device */
 976         else
 977                 return true;     /* is a partition of an un-held device */
 978 }
 979
 980 /**
 981  * bd_prepare_to_claim - claim a block device
 982  * @bdev: block device of interest
 983  * @holder: holder trying to claim @bdev
 984  *
 985  * Claim @bdev.  This function fails if @bdev is already claimed by another
 986  * holder and waits if another claiming is in progress. return, the caller
 987  * has ownership of bd_claiming and bd_holder[s].
 988  *
 989  * RETURNS:
 990  * 0 if @bdev can be claimed, -EBUSY otherwise.
 991  */
 992 int bd_prepare_to_claim(struct block_device *bdev, void *holder)
 993 {
 994         struct block_device *whole = bdev_whole(bdev);
 995
 996         if (WARN_ON_ONCE(!holder))
 997                 return -EINVAL;
 998 retry:
 999         spin_lock(&bdev_lock);
1000         /* if someone else claimed, fail */
1001         if (!bd_may_claim(bdev, whole, holder)) {
1002                 spin_unlock(&bdev_lock);
1003                 return -EBUSY;
1004         }
1005
1006         /* if claiming is already in progress, wait for it to finish */
1007         if (whole->bd_claiming) {
1008                 wait_queue_head_t *wq = bit_waitqueue(&whole->bd_claiming, 0);
1009                 DEFINE_WAIT(wait);
1010
1011                 prepare_to_wait(wq, &wait, TASK_UNINTERRUPTIBLE);
1012                 spin_unlock(&bdev_lock);
1013                 schedule();
1014                 finish_wait(wq, &wait);
1015                 goto retry;
1016         }
1017
1018         /* yay, all mine */
1019         whole->bd_claiming = holder;
1020         spin_unlock(&bdev_lock);
1021         return 0;
1022 }
1023 EXPORT_SYMBOL_GPL(bd_prepare_to_claim); /* only for the loop driver */
1024
1025 static void bd_clear_claiming(struct block_device *whole, void *holder)
1026 {
1027         lockdep_assert_held(&bdev_lock);
1028         /* tell others that we're done */
1029         BUG_ON(whole->bd_claiming != holder);
1030         whole->bd_claiming = NULL;
1031         wake_up_bit(&whole->bd_claiming, 0);
1032 }
1033
1034 /**
1035  * bd_finish_claiming - finish claiming of a block device
1036  * @bdev: block device of interest
1037  * @holder: holder that has claimed @bdev
1038  *
1039  * Finish exclusive open of a block device. Mark the device as exlusively
1040  * open by the holder and wake up all waiters for exclusive open to finish.
1041  */
1042 static void bd_finish_claiming(struct block_device *bdev, void *holder)
1043 {
1044         struct block_device *whole = bdev_whole(bdev);
1045
1046         spin_lock(&bdev_lock);
1047         BUG_ON(!bd_may_claim(bdev, whole, holder));
1048         /*
1049          * Note that for a whole device bd_holders will be incremented twice,
1050          * and bd_holder will be set to bd_may_claim before being set to holder
1051          */
1052         whole->bd_holders++;
1053         whole->bd_holder = bd_may_claim;
1054         bdev->bd_holders++;
1055         bdev->bd_holder = holder;
1056         bd_clear_claiming(whole, holder);
1057         spin_unlock(&bdev_lock);
1058 }
1059
1060 /**
1061  * bd_abort_claiming - abort claiming of a block device
1062  * @bdev: block device of interest
1063  * @whole: whole block device
1064  * @holder: holder that has claimed @bdev
1065  *
1066  * Abort claiming of a block device when the exclusive open failed. This can be
1067  * also used when exclusive open is not actually desired and we just needed
1068  * to block other exclusive openers for a while.
1069  */
1070 void bd_abort_claiming(struct block_device *bdev, void *holder)
1071 {
1072         spin_lock(&bdev_lock);
1073         bd_clear_claiming(bdev_whole(bdev), holder);
1074         spin_unlock(&bdev_lock);
1075 }
1076 EXPORT_SYMBOL(bd_abort_claiming);
1077
1078 #ifdef CONFIG_SYSFS
1079 struct bd_holder_disk {
1080         struct list_head        list;
1081         struct gendisk          *disk;
1082         int                     refcnt;
1083 };
1084
1085 static struct bd_holder_disk *bd_find_holder_disk(struct block_device *bdev,
1086                                                   struct gendisk *disk)
1087 {
1088         struct bd_holder_disk *holder;
1089
1090         list_for_each_entry(holder, &bdev->bd_holder_disks, list)
1091                 if (holder->disk == disk)
1092                         return holder;
1093         return NULL;
1094 }
1095
1096 static int add_symlink(struct kobject *from, struct kobject *to)
1097 {
1098         return sysfs_create_link(from, to, kobject_name(to));
1099 }
1100
1101 static void del_symlink(struct kobject *from, struct kobject *to)
1102 {
1103         sysfs_remove_link(from, kobject_name(to));
1104 }
1105
1106 /**
1107  * bd_link_disk_holder - create symlinks between holding disk and slave bdev
1108  * @bdev: the claimed slave bdev
1109  * @disk: the holding disk
1110  *
1111  * DON'T USE THIS UNLESS YOU'RE ALREADY USING IT.
1112  *
1113  * This functions creates the following sysfs symlinks.
1114  *
1115  * - from "slaves" directory of the holder @disk to the claimed @bdev
1116  * - from "holders" directory of the @bdev to the holder @disk
1117  *
1118  * For example, if /dev/dm-0 maps to /dev/sda and disk for dm-0 is
1119  * passed to bd_link_disk_holder(), then:
1120  *
1121  *   /sys/block/dm-0/slaves/sda --> /sys/block/sda
1122  *   /sys/block/sda/holders/dm-0 --> /sys/block/dm-0
1123  *
1124  * The caller must have claimed @bdev before calling this function and
1125  * ensure that both @bdev and @disk are valid during the creation and
1126  * lifetime of these symlinks.
1127  *
1128  * CONTEXT:
1129  * Might sleep.
1130  *
1131  * RETURNS:
1132  * 0 on success, -errno on failure.
1133  */
1134 int bd_link_disk_holder(struct block_device *bdev, struct gendisk *disk)
1135 {
1136         struct bd_holder_disk *holder;
1137         int ret = 0;
1138
1139         mutex_lock(&bdev->bd_mutex);
1140
1141         WARN_ON_ONCE(!bdev->bd_holder);
1142
1143         /* FIXME: remove the following once add_disk() handles errors */
1144         if (WARN_ON(!disk->slave_dir || !bdev->bd_part->holder_dir))
1145                 goto out_unlock;
1146
1147         holder = bd_find_holder_disk(bdev, disk);
1148         if (holder) {
1149                 holder->refcnt++;
1150                 goto out_unlock;
1151         }
1152
1153         holder = kzalloc(sizeof(*holder), GFP_KERNEL);
1154         if (!holder) {
1155                 ret = -ENOMEM;
1156                 goto out_unlock;
1157         }
1158
1159         INIT_LIST_HEAD(&holder->list);
1160         holder->disk = disk;
1161         holder->refcnt = 1;
1162
1163         ret = add_symlink(disk->slave_dir, bdev_kobj(bdev));
1164         if (ret)
1165                 goto out_free;
1166
1167         ret = add_symlink(bdev->bd_part->holder_dir, &disk_to_dev(disk)->kobj);
1168         if (ret)
1169                 goto out_del;
1170         /*
1171          * bdev could be deleted beneath us which would implicitly destroy
1172          * the holder directory.  Hold on to it.
1173          */
1174         kobject_get(bdev->bd_part->holder_dir);
1175
1176         list_add(&holder->list, &bdev->bd_holder_disks);
1177         goto out_unlock;
1178
1179 out_del:
1180         del_symlink(disk->slave_dir, bdev_kobj(bdev));
1181 out_free:
1182         kfree(holder);
1183 out_unlock:
1184         mutex_unlock(&bdev->bd_mutex);
1185         return ret;
1186 }
1187 EXPORT_SYMBOL_GPL(bd_link_disk_holder);
1188
1189 /**
1190  * bd_unlink_disk_holder - destroy symlinks created by bd_link_disk_holder()
1191  * @bdev: the calimed slave bdev
1192  * @disk: the holding disk
1193  *
1194  * DON'T USE THIS UNLESS YOU'RE ALREADY USING IT.
1195  *
1196  * CONTEXT:
1197  * Might sleep.
1198  */
1199 void bd_unlink_disk_holder(struct block_device *bdev, struct gendisk *disk)
1200 {
1201         struct bd_holder_disk *holder;
1202
1203         mutex_lock(&bdev->bd_mutex);
1204
1205         holder = bd_find_holder_disk(bdev, disk);
1206
1207         if (!WARN_ON_ONCE(holder == NULL) && !--holder->refcnt) {
1208                 del_symlink(disk->slave_dir, bdev_kobj(bdev));
1209                 del_symlink(bdev->bd_part->holder_dir,
1210                             &disk_to_dev(disk)->kobj);
1211                 kobject_put(bdev->bd_part->holder_dir);
1212                 list_del_init(&holder->list);
1213                 kfree(holder);
1214         }
1215
1216         mutex_unlock(&bdev->bd_mutex);
1217 }
1218 EXPORT_SYMBOL_GPL(bd_unlink_disk_holder);
1219 #endif
1220
1221 static void __blkdev_put(struct block_device *bdev, fmode_t mode, int for_part);
1222
1223 int bdev_disk_changed(struct block_device *bdev, bool invalidate)
1224 {
1225         struct gendisk *disk = bdev->bd_disk;
1226         int ret;
1227
1228         lockdep_assert_held(&bdev->bd_mutex);
1229
1230         clear_bit(GD_NEED_PART_SCAN, &bdev->bd_disk->state);
1231
1232 rescan:
1233         ret = blk_drop_partitions(bdev);
1234         if (ret)
1235                 return ret;
1236
1237         /*
1238          * Historically we only set the capacity to zero for devices that
1239          * support partitions (independ of actually having partitions created).
1240          * Doing that is rather inconsistent, but changing it broke legacy
1241          * udisks polling for legacy ide-cdrom devices.  Use the crude check
1242          * below to get the sane behavior for most device while not breaking
1243          * userspace for this particular setup.
1244          */
1245         if (invalidate) {
1246                 if (disk_part_scan_enabled(disk) ||
1247                     !(disk->flags & GENHD_FL_REMOVABLE))
1248                         set_capacity(disk, 0);
1249         } else {
1250                 if (disk->fops->revalidate_disk)
1251                         disk->fops->revalidate_disk(disk);
1252         }
1253
1254         if (get_capacity(disk)) {
1255                 ret = blk_add_partitions(disk, bdev);
1256                 if (ret == -EAGAIN)
1257                         goto rescan;
1258         } else if (invalidate) {
1259                 /*
1260                  * Tell userspace that the media / partition table may have
1261                  * changed.
1262                  */
1263                 kobject_uevent(&disk_to_dev(disk)->kobj, KOBJ_CHANGE);
1264         }
1265
1266         return ret;
1267 }
1268 /*
1269  * Only exported for for loop and dasd for historic reasons.  Don't use in new
1270  * code!
1271  */
1272 EXPORT_SYMBOL_GPL(bdev_disk_changed);
1273
1274 /*
1275  * bd_mutex locking:
1276  *
1277  *  mutex_lock(part->bd_mutex)
1278  *    mutex_lock_nested(whole->bd_mutex, 1)
1279  */
1280 static int __blkdev_get(struct block_device *bdev, fmode_t mode)
1281 {
1282         struct gendisk *disk = bdev->bd_disk;
1283         int ret;
1284
1285         if (!bdev->bd_openers) {
1286                 if (!bdev_is_partition(bdev)) {
1287                         ret = -ENXIO;
1288                         bdev->bd_part = disk_get_part(disk, 0);
1289                         if (!bdev->bd_part)
1290                                 goto out_clear;
1291
1292                         ret = 0;
1293                         if (disk->fops->open)
1294                                 ret = disk->fops->open(bdev, mode);
1295
1296                         if (!ret)
1297                                 set_init_blocksize(bdev);
1298
1299                         /*
1300                          * If the device is invalidated, rescan partition
1301                          * if open succeeded or failed with -ENOMEDIUM.
1302                          * The latter is necessary to prevent ghost
1303                          * partitions on a removed medium.
1304                          */
1305                         if (test_bit(GD_NEED_PART_SCAN, &disk->state) &&
1306                             (!ret || ret == -ENOMEDIUM))
1307                                 bdev_disk_changed(bdev, ret == -ENOMEDIUM);
1308
1309                         if (ret)
1310                                 goto out_clear;
1311                 } else {
1312                         struct block_device *whole = bdget_disk(disk, 0);
1313
1314                         mutex_lock_nested(&whole->bd_mutex, 1);
1315                         ret = __blkdev_get(whole, mode);
1316                         if (ret) {
1317                                 mutex_unlock(&whole->bd_mutex);
1318                                 bdput(whole);
1319                                 goto out_clear;
1320                         }
1321                         whole->bd_part_count++;
1322                         mutex_unlock(&whole->bd_mutex);
1323
1324                         bdev->bd_part = disk_get_part(disk, bdev->bd_partno);
1325                         if (!(disk->flags & GENHD_FL_UP) ||
1326                             !bdev->bd_part || !bdev_nr_sectors(bdev)) {
1327                                 __blkdev_put(whole, mode, 1);
1328                                 bdput(whole);
1329                                 ret = -ENXIO;
1330                                 goto out_clear;
1331                         }
1332                         set_init_blocksize(bdev);
1333                 }
1334
1335                 if (bdev->bd_bdi == &noop_backing_dev_info)
1336                         bdev->bd_bdi = bdi_get(disk->queue->backing_dev_info);
1337         } else {
1338                 if (!bdev_is_partition(bdev)) {
1339                         ret = 0;
1340                         if (bdev->bd_disk->fops->open)
1341                                 ret = bdev->bd_disk->fops->open(bdev, mode);
1342                         /* the same as first opener case, read comment there */
1343                         if (test_bit(GD_NEED_PART_SCAN, &disk->state) &&
1344                             (!ret || ret == -ENOMEDIUM))
1345                                 bdev_disk_changed(bdev, ret == -ENOMEDIUM);
1346                         if (ret)
1347                                 return ret;
1348                 }
1349         }
1350         bdev->bd_openers++;
1351         return 0;
1352
1353  out_clear:
1354         disk_put_part(bdev->bd_part);
1355         bdev->bd_part = NULL;
1356         return ret;
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
1584                 if (!bdev_is_partition(bdev) && disk->fops->release)
1585                         disk->fops->release(disk, mode);
1586
1587                 disk_put_part(bdev->bd_part);
1588                 bdev->bd_part = NULL;
1589                 if (bdev_is_partition(bdev))
1590                         victim = bdev_whole(bdev);
1591         } else {
1592                 if (!bdev_is_partition(bdev) && disk->fops->release)
1593                         disk->fops->release(disk, mode);
1594         }
1595         mutex_unlock(&bdev->bd_mutex);
1596         if (victim) {
1597                 __blkdev_put(victim, mode, 1);
1598                 bdput(victim);
1599         }
1600 }
1601
1602 void blkdev_put(struct block_device *bdev, fmode_t mode)
1603 {
1604         struct gendisk *disk = bdev->bd_disk;
1605
1606         mutex_lock(&bdev->bd_mutex);
1607
1608         if (mode & FMODE_EXCL) {
1609                 struct block_device *whole = bdev_whole(bdev);
1610                 bool bdev_free;
1611
1612                 /*
1613                  * Release a claim on the device.  The holder fields
1614                  * are protected with bdev_lock.  bd_mutex is to
1615                  * synchronize disk_holder unlinking.
1616                  */
1617                 spin_lock(&bdev_lock);
1618
1619                 WARN_ON_ONCE(--bdev->bd_holders < 0);
1620                 WARN_ON_ONCE(--whole->bd_holders < 0);
1621
1622                 if ((bdev_free = !bdev->bd_holders))
1623                         bdev->bd_holder = NULL;
1624                 if (!whole->bd_holders)
1625                         whole->bd_holder = NULL;
1626
1627                 spin_unlock(&bdev_lock);
1628
1629                 /*
1630                  * If this was the last claim, remove holder link and
1631                  * unblock evpoll if it was a write holder.
1632                  */
1633                 if (bdev_free && bdev->bd_write_holder) {
1634                         disk_unblock_events(disk);
1635                         bdev->bd_write_holder = false;
1636                 }
1637         }
1638
1639         /*
1640          * Trigger event checking and tell drivers to flush MEDIA_CHANGE
1641          * event.  This is to ensure detection of media removal commanded
1642          * from userland - e.g. eject(1).
1643          */
1644         disk_flush_events(disk, DISK_EVENT_MEDIA_CHANGE);
1645         mutex_unlock(&bdev->bd_mutex);
1646
1647         __blkdev_put(bdev, mode, 0);
1648         blkdev_put_no_open(bdev);
1649 }
1650 EXPORT_SYMBOL(blkdev_put);
1651
1652 static int blkdev_close(struct inode * inode, struct file * filp)
1653 {
1654         struct block_device *bdev = I_BDEV(bdev_file_inode(filp));
1655         blkdev_put(bdev, filp->f_mode);
1656         return 0;
1657 }
1658
1659 static long block_ioctl(struct file *file, unsigned cmd, unsigned long arg)
1660 {
1661         struct block_device *bdev = I_BDEV(bdev_file_inode(file));
1662         fmode_t mode = file->f_mode;
1663
1664         /*
1665          * O_NDELAY can be altered using fcntl(.., F_SETFL, ..), so we have
1666          * to updated it before every ioctl.
1667          */
1668         if (file->f_flags & O_NDELAY)
1669                 mode |= FMODE_NDELAY;
1670         else
1671                 mode &= ~FMODE_NDELAY;
1672
1673         return blkdev_ioctl(bdev, mode, cmd, arg);
1674 }
1675
1676 /*
1677  * Write data to the block device.  Only intended for the block device itself
1678  * and the raw driver which basically is a fake block device.
1679  *
1680  * Does not take i_mutex for the write and thus is not for general purpose
1681  * use.
1682  */
1683 ssize_t blkdev_write_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *from)
1684 {
1685         struct file *file = iocb->ki_filp;
1686         struct inode *bd_inode = bdev_file_inode(file);
1687         loff_t size = i_size_read(bd_inode);
1688         struct blk_plug plug;
1689         ssize_t ret;
1690
1691         if (bdev_read_only(I_BDEV(bd_inode)))
1692                 return -EPERM;
1693
1694         if (IS_SWAPFILE(bd_inode) && !is_hibernate_resume_dev(bd_inode->i_rdev))
1695                 return -ETXTBSY;
1696
1697         if (!iov_iter_count(from))
1698                 return 0;
1699
1700         if (iocb->ki_pos >= size)
1701                 return -ENOSPC;
1702
1703         if ((iocb->ki_flags & (IOCB_NOWAIT | IOCB_DIRECT)) == IOCB_NOWAIT)
1704                 return -EOPNOTSUPP;
1705
1706         iov_iter_truncate(from, size - iocb->ki_pos);
1707
1708         blk_start_plug(&plug);
1709         ret = __generic_file_write_iter(iocb, from);
1710         if (ret > 0)
1711                 ret = generic_write_sync(iocb, ret);
1712         blk_finish_plug(&plug);
1713         return ret;
1714 }
1715 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkdev_write_iter);
1716
1717 ssize_t blkdev_read_iter(struct kiocb *iocb, struct iov_iter *to)
1718 {
1719         struct file *file = iocb->ki_filp;
1720         struct inode *bd_inode = bdev_file_inode(file);
1721         loff_t size = i_size_read(bd_inode);
1722         loff_t pos = iocb->ki_pos;
1723
1724         if (pos >= size)
1725                 return 0;
1726
1727         size -= pos;
1728         iov_iter_truncate(to, size);
1729         return generic_file_read_iter(iocb, to);
1730 }
1731 EXPORT_SYMBOL_GPL(blkdev_read_iter);
1732
1733 /*
1734  * Try to release a page associated with block device when the system
1735  * is under memory pressure.
1736  */
1737 static int blkdev_releasepage(struct page *page, gfp_t wait)
1738 {
1739         struct super_block *super = BDEV_I(page->mapping->host)->bdev.bd_super;
1740
1741         if (super && super->s_op->bdev_try_to_free_page)
1742                 return super->s_op->bdev_try_to_free_page(super, page, wait);
1743
1744         return try_to_free_buffers(page);
1745 }
1746
1747 static int blkdev_writepages(struct address_space *mapping,
1748                              struct writeback_control *wbc)
1749 {
1750         return generic_writepages(mapping, wbc);
1751 }
1752
1753 static const struct address_space_operations def_blk_aops = {
1754         .readpage       = blkdev_readpage,
1755         .readahead      = blkdev_readahead,
1756         .writepage      = blkdev_writepage,
1757         .write_begin    = blkdev_write_begin,
1758         .write_end      = blkdev_write_end,
1759         .writepages     = blkdev_writepages,
1760         .releasepage    = blkdev_releasepage,
1761         .direct_IO      = blkdev_direct_IO,
1762         .migratepage    = buffer_migrate_page_norefs,
1763         .is_dirty_writeback = buffer_check_dirty_writeback,
1764 };
1765
1766 #define BLKDEV_FALLOC_FL_SUPPORTED                                      \
1767                 (FALLOC_FL_KEEP_SIZE | FALLOC_FL_PUNCH_HOLE |           \
1768                  FALLOC_FL_ZERO_RANGE | FALLOC_FL_NO_HIDE_STALE)
1769
1770 static long blkdev_fallocate(struct file *file, int mode, loff_t start,
1771                              loff_t len)
1772 {
1773         struct block_device *bdev = I_BDEV(bdev_file_inode(file));
1774         loff_t end = start + len - 1;
1775         loff_t isize;
1776         int error;
1777
1778         /* Fail if we don't recognize the flags. */
1779         if (mode & ~BLKDEV_FALLOC_FL_SUPPORTED)
1780                 return -EOPNOTSUPP;
1781
1782         /* Don't go off the end of the device. */
1783         isize = i_size_read(bdev->bd_inode);
1784         if (start >= isize)
1785                 return -EINVAL;
1786         if (end >= isize) {
1787                 if (mode & FALLOC_FL_KEEP_SIZE) {
1788                         len = isize - start;
1789                         end = start + len - 1;
1790                 } else
1791                         return -EINVAL;
1792         }
1793
1794         /*
1795          * Don't allow IO that isn't aligned to logical block size.
1796          */
1797         if ((start | len) & (bdev_logical_block_size(bdev) - 1))
1798                 return -EINVAL;
1799
1800         /* Invalidate the page cache, including dirty pages. */
1801         error = truncate_bdev_range(bdev, file->f_mode, start, end);
1802         if (error)
1803                 return error;
1804
1805         switch (mode) {
1806         case FALLOC_FL_ZERO_RANGE:
1807         case FALLOC_FL_ZERO_RANGE | FALLOC_FL_KEEP_SIZE:
1808                 error = blkdev_issue_zeroout(bdev, start >> 9, len >> 9,
1809                                             GFP_KERNEL, BLKDEV_ZERO_NOUNMAP);
1810                 break;
1811         case FALLOC_FL_PUNCH_HOLE | FALLOC_FL_KEEP_SIZE:
1812                 error = blkdev_issue_zeroout(bdev, start >> 9, len >> 9,
1813                                              GFP_KERNEL, BLKDEV_ZERO_NOFALLBACK);
1814                 break;
1815         case FALLOC_FL_PUNCH_HOLE | FALLOC_FL_KEEP_SIZE | FALLOC_FL_NO_HIDE_STALE:
1816                 error = blkdev_issue_discard(bdev, start >> 9, len >> 9,
1817                                              GFP_KERNEL, 0);
1818                 break;
1819         default:
1820                 return -EOPNOTSUPP;
1821         }
1822         if (error)
1823                 return error;
1824
1825         /*
1826          * Invalidate again; if someone wandered in and dirtied a page,
1827          * the caller will be given -EBUSY.  The third argument is
1828          * inclusive, so the rounding here is safe.
1829          */
1830         return invalidate_inode_pages2_range(bdev->bd_inode->i_mapping,
1831                                              start >> PAGE_SHIFT,
1832                                              end >> PAGE_SHIFT);
1833 }
1834
1835 const struct file_operations def_blk_fops = {
1836         .open           = blkdev_open,
1837         .release        = blkdev_close,
1838         .llseek         = block_llseek,
1839         .read_iter      = blkdev_read_iter,
1840         .write_iter     = blkdev_write_iter,
1841         .iopoll         = blkdev_iopoll,
1842         .mmap           = generic_file_mmap,
1843         .fsync          = blkdev_fsync,
1844         .unlocked_ioctl = block_ioctl,
1845 #ifdef CONFIG_COMPAT
1846         .compat_ioctl   = compat_blkdev_ioctl,
1847 #endif
1848         .splice_read    = generic_file_splice_read,
1849         .splice_write   = iter_file_splice_write,
1850         .fallocate      = blkdev_fallocate,
1851 };
1852
1853 /**
1854  * lookup_bdev  - lookup a struct block_device by name
1855  * @pathname:   special file representing the block device
1856  *
1857  * Get a reference to the blockdevice at @pathname in the current
1858  * namespace if possible and return it.  Return ERR_PTR(error)
1859  * otherwise.
1860  */
1861 int lookup_bdev(const char *pathname, dev_t *dev)
1862 {
1863         struct inode *inode;
1864         struct path path;
1865         int error;
1866
1867         if (!pathname || !*pathname)
1868                 return -EINVAL;
1869
1870         error = kern_path(pathname, LOOKUP_FOLLOW, &path);
1871         if (error)
1872                 return error;
1873
1874         inode = d_backing_inode(path.dentry);
1875         error = -ENOTBLK;
1876         if (!S_ISBLK(inode->i_mode))
1877                 goto out_path_put;
1878         error = -EACCES;
1879         if (!may_open_dev(&path))
1880                 goto out_path_put;
1881
1882         *dev = inode->i_rdev;
1883         error = 0;
1884 out_path_put:
1885         path_put(&path);
1886         return error;
1887 }
1888 EXPORT_SYMBOL(lookup_bdev);
1889
1890 int __invalidate_device(struct block_device *bdev, bool kill_dirty)
1891 {
1892         struct super_block *sb = get_super(bdev);
1893         int res = 0;
1894
1895         if (sb) {
1896                 /*
1897                  * no need to lock the super, get_super holds the
1898                  * read mutex so the filesystem cannot go away
1899                  * under us (->put_super runs with the write lock
1900                  * hold).
1901                  */
1902                 shrink_dcache_sb(sb);
1903                 res = invalidate_inodes(sb, kill_dirty);
1904                 drop_super(sb);
1905         }
1906         invalidate_bdev(bdev);
1907         return res;
1908 }
1909 EXPORT_SYMBOL(__invalidate_device);
1910
1911 void iterate_bdevs(void (*func)(struct block_device *, void *), void *arg)
1912 {
1913         struct inode *inode, *old_inode = NULL;
1914
1915         spin_lock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
1916         list_for_each_entry(inode, &blockdev_superblock->s_inodes, i_sb_list) {
1917                 struct address_space *mapping = inode->i_mapping;
1918                 struct block_device *bdev;
1919
1920                 spin_lock(&inode->i_lock);
1921                 if (inode->i_state & (I_FREEING|I_WILL_FREE|I_NEW) ||
1922                     mapping->nrpages == 0) {
1923                         spin_unlock(&inode->i_lock);
1924                         continue;
1925                 }
1926                 __iget(inode);
1927                 spin_unlock(&inode->i_lock);
1928                 spin_unlock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
1929                 /*
1930                  * We hold a reference to 'inode' so it couldn't have been
1931                  * removed from s_inodes list while we dropped the
1932                  * s_inode_list_lock  We cannot iput the inode now as we can
1933                  * be holding the last reference and we cannot iput it under
1934                  * s_inode_list_lock. So we keep the reference and iput it
1935                  * later.
1936                  */
1937                 iput(old_inode);
1938                 old_inode = inode;
1939                 bdev = I_BDEV(inode);
1940
1941                 mutex_lock(&bdev->bd_mutex);
1942                 if (bdev->bd_openers)
1943                         func(bdev, arg);
1944                 mutex_unlock(&bdev->bd_mutex);
1945
1946                 spin_lock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
1947         }
1948         spin_unlock(&blockdev_superblock->s_inode_list_lock);
1949         iput(old_inode);
1950 }